2.3.1神经冲动的产生和传导第1课时课件 -2024-2025学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修1

第3节 神经冲动的产生和传导 第1课时 第2章 神经调节 学习 目标 01 通过对神经细胞膜表面电位差的学习， 掌握兴奋在神经纤维上的传导， 并比较法区分静息电位和动作电位。 （生命观念） 通过分析电位产生的机理及相关曲线的解读，养成科学思维的习惯。【35分钟】 （科学思维） 2 赛场上，发令枪一响，运动员会像离弦的箭一样冲出。现在世界田径比赛规则规定，在枪响后0.1s内起跑被视为抢跑。 问题探讨 短跑赛场上，发令枪一响，运动员会像离弦的箭一样冲出。现在世界短跑比赛规则规定，在枪响后0.1s内起跑被视为抢跑。 讨论： 1、从运动员听到枪响到作出起跑的反应，信号的传导经过了哪些结构？ 人类从听到声音到作出反应起跑需要经过反射弧的各个结构，完成这一反射活动所需的时间至少需要0.1 s。 2、短跑比赛规则中关于“抢跑”规定的科学依据是什么？ 需要经过完整的反射弧 听觉神经 耳 大脑皮层—脊髓 问题探讨 1、蛙坐骨神经表面电位差实验 一、兴奋在神经纤维上的传导 刺激 蛙的坐骨神经 电流表 腓肠肌 受到刺激，电流表的指针发生了怎样的变化呢？ 只要存在电位差，电流表指针就会偏转,从正电荷一极向负电荷一极偏转。 电流表什么时候会偏转？ 1、蛙坐骨神经表面电位差实验 任务一、兴奋在神经纤维上的传导 a b + + ①静息时，电表 测出电位变化，说明神经表面各处电位 。 没有 相等 刺激 - ②在图示神经的左侧一端给予刺激时， 刺激端的电极处（a处）膜外先变为 电位，接着 。 靠近 恢复正电位 负 - ③然后，另一电极（b处）膜外变为 电位。 负 ④接着又 。 恢复为正电位 实验证明：兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导。这种电信号也叫2.神经冲动 神经冲动的产生 一、兴奋在神经纤维上的传导 神经细胞内外部分离子浓度 资料一 分析上神经元和肌肉细胞膜内外Na+、K+分布特点？ 神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内的K+浓度高。 神经冲动的产生 资料二 1942年，美国科学家Cole和Curtis发现当细胞外液K＋浓度提高时，静息电位减小；当细胞外液K＋浓度等于细胞内K＋浓度，静息电位为0；继续提高细胞外K＋浓度会逆转静息电位。 据以上资料可知：静息电位形成的原因是 向膜 (填“内”或“外”)跨膜转运，跨膜运输的方式是 。 K＋ 外 协助扩散 静息电位的形成原因 3、神经冲动在神经纤维上的传导 （1）静息电位的形成 ① 静息电位 内负外正 细胞膜主要对K+有通透性，造成K+外流，使膜外阳离子浓度高于膜内。 协助扩散 ①概念： 未受刺激时，神经细胞膜两侧电位表现为内负外正，称为静息电位。 ②特点： ③原因： ④K+运输方式： 注：静息电位的形成与大小，取决于K+的浓度差，与Na+无关！ 资料三 动作电位的形成原因 1949年，霍奇金和卡茨用不含Na＋的等渗透压的右旋糖代替海水，在两分钟之内，动作电位消失，而加含Na＋的海水后，在一分半钟左右恢复了原有的动作电位。细胞外Na＋浓度如果增加，也可以加快动作电位的上升速度、加大动作电位的幅度。 据资料可知，动作电位形成的原因是 向膜 (填“内”或“外”)跨膜转运，跨膜运输的方式是 。 Na＋ 内 协助扩散 3、神经冲动在神经纤维上的传导 （2）动作电位的形成 ① ② 动作电位 刺激 内正外负 当受到刺激时，细胞膜对Na+离子通透性增加，使Na+内流 协助扩散 （1）概念： 当神经纤维某一部位受到刺激时，细胞膜对Na+的通透性增加，Na+内流，这个部位的膜两侧出现暂时性的电位变化，表现为内正外负的兴奋状态，此时的膜电位称为动作电位。 （2）特点： （3）原因： （4）Na+运输方式： 注：此时K+也在外流，但是Na+内流的量远比K+外流的量多，因此膜电位由“内负外正”变为“外负内正”。 3、神经冲动在神经纤维上的传导 膜内 膜外 Na +通道 K +通道 只在特殊时段开放， 只允许Na+内流。 协助扩散 持续开放， 只允许K+外流。 协助扩散 Na+-K +泵 小知识：膜上三种转运蛋白 每消耗1分子ATP，泵出3个Na+的同时泵入2个K+，结果：细胞内K+始终高于膜外，细胞外Na+始终高于膜内。 主动运输 （3)局部电流的形成 兴奋部位 末兴奋部位 局部电流 兴奋部位的电位表现为________，而邻近的未兴奋部位仍然是________，在兴奋部位和未兴奋部位之间由于_______的存在而发生__________，这样就形成了_________ 内正外负 内负外正 电位差 电荷移动 局部电流 膜外: 未兴奋部位→兴奋部位 膜内: 兴奋部位→未兴奋部位 局部电流方向： - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 兴奋部位 未兴奋部位 未兴奋部位 刺激 双向传导 局部电流方向： ①膜外与兴奋传导方向 ②膜内与兴奋传导方向 . 相反 相同 （4) 兴奋的传导 局部电流刺激相近的_______部位产生同样的电位变化，如此进行下去，将兴奋向前传导，后方又_______________。 未兴奋 恢复静息电位 【典例1】下图为有髓神经纤维的局部，被髓鞘细胞包裹的轴突区域(b、d)里，Na＋、K＋不能进出细胞，裸露的轴突区域(a、c、e)里，Na＋、K＋可以进出细胞。下列叙述不正确的是(　　) A．c区域处于兴奋状态，膜内有阴离子 B．e区域处于静息状态，膜对Na＋的通透性较大 C．b和d区域不会出现电位变化，不能产生兴奋 D．局部电流在轴突内的传导方向为c→a和c→e 【评标1】神经细胞处于静息状态时，细胞内外K＋和Na＋的分布特征是(　　) A．细胞外K＋和Na＋浓度均高于细胞内 B．细胞外K＋和Na＋浓度均低于细胞内 C．细胞外K＋浓度高于细胞内，Na＋相反 D．细胞外K＋浓度低于细胞内，Na＋相反 ++++ ++++ +++++ - - - - - - - - - - - - - ++++ ++++ +++++ - - - - - - - - - - - - - ① - - - - ++++ +++++ ++++ - - - - - - - - - - - - - ++++ +++++ ++++ - - - - - - - - - ② ++++ - - - - +++++ - - - - ++++ - - - - - ++++ - - - - +++++ - - - - ++++ - - - - - ③ ++++ ++++ - - - - + - - - - - - - - ++++ - ++++ ++++ - - - - + - - - - - - - - ++++ - ④ Na＋ Na＋ Na＋ 兴奋状态 静息状态 兴奋传导方向 静息电位 刺激 动作电位 局部电流 电位差 1、兴奋部位的膜电位： ___________ 2、未兴奋部位的膜电位： __________ 3、局部电流方向—— 膜外:________________________ 膜内:_______________________ 内正外负 内负外正 未兴奋部位→兴奋部位 兴奋部位→未兴奋部位 4、兴奋传导方向： ___________ (兴奋部位→未兴奋部位)双向传导 5．兴奋在神经纤维上的传导形式是： 电信号（神经冲动） 【回标】 ②在反射过程中 ①在离体的神经纤维上，刺激中间 传导特点：________ 传导特点：_________ 单向传递 双向传导 以上是用蛙的坐骨神经做实验，是离体生物神经纤维，兴奋传导方向有何特点？那么兴奋在人体内（反射弧上）的传导有何特点？ 在反射过程中，兴奋只能从感受器传到效应器。 任务二.离体神经纤维和生物体内神经纤维上兴奋的传导 (1)在离体神经纤维上兴奋的传导是双向的。在生物体内，神经纤维上的 神经冲动只能来自感受器，因此在生物体内，兴奋在神经纤维上的传 导是单向的，是沿反射弧方向单向传递的。 (2)快速性 (3)生理完整性：包括结构完整性和功能完整性两个方面。如果神经纤维被切断，冲动就不能通过断口继续向前传导；即使不破坏神经纤维结构上的连续性，机械压力、冷冻、电流和化学药品等因素也能使神经纤维的局部功能改变，从而中断兴奋的传导。 (4)相对不疲劳性：与突触传递相比较，神经纤维可以接受高频率、长时间的有效电刺激，并始终保持其传导兴奋的能力，这称为神经纤维传导兴奋的相对不疲劳性。 (5)绝缘性：一条神经中包含有大量粗细不同、传导速度不一的神经纤维，诸多纤维各自传导其兴奋，基本上互不干扰，这称为传导的绝缘性。 【典例2】下列关于兴奋在神经纤维上的传导过程和特点的说法，不正确的是(　　) A．神经纤维兴奋部位膜外为负电位，膜内为正电位 B．兴奋在离体神经纤维上可以双向传导 C．兴奋传导时，膜内的电流方向与兴奋传导方向相反 D．动作电位产生时Na＋流入神经细胞内的过程不需要消耗能量 刺激 ①a点之前 ——静息电位 原理：K+外流， 膜电位表现为外正内负。 ②ac段 ——动作电位的形成 原理：Na+内流， ③ce段 ——静息电位的恢复 原理： K+大量外流， 任务三.膜电位变化（同一位点）曲线解读 K+外流、Na+内流都是协助扩散 ④ef段 —— 一次兴奋完成之后 钠钾泵:将流入的Na+泵出膜外,流出的K+泵入膜内,以维持细胞外Na+浓度高和细胞内K+浓度高的状态,为下一次兴奋做好准备。 特别强调： （1）整个过程中，钠钾泵一直在发挥作用，并非只有ef段； （2）整个过程中，细胞膜内K+始终比膜外多，Na+始终比膜外少； b Na+-K+泵： 细胞内K+浓度高，细胞外Na+浓度高，正是由钠钾泵维持的。 吸入K+排出Na+ 【典例3】如图甲为某神经纤维受到刺激后膜电位变化情况。神经细胞的静息电位和动作电位与通道蛋白关系紧密。Na＋－K＋泵是神经细胞膜上的一种常见载体，能催化ATP水解，每消耗1分子的ATP，就可以逆浓度梯度将3分子的Na＋泵出细胞外，将2分子的K＋泵入细胞内，其结构如图乙所示。下列根据上述资料作出的分析，正确的是(　　) A．图甲中K＋的大量外流是神经纤维形成静息电位的主要原因，ce段Na＋通道多处于关闭状态，K＋通道多处于开放状态 B．图甲中bc段，Na＋大量内流需要载体蛋白的协助，并消耗能量ATP C．图乙中随着温度逐渐提高和O2浓度的提高，Na＋—K＋泵的运输速率先增大后稳定 D．动作电位大小随有效刺激的增强而不断加大，且动作电位的峰值大小与膜两侧Na＋浓度差无关 发展素养.长句特训 1．(科学思维)若提高神经纤维培养液的K＋浓度，上题曲线中的a点的膜 电位如何变化？________________ ，理由是 __________________________________________________。 2．(社会责任)结合上题曲线分析，低钠血症患者(血清钠＜135 mmol/L，低于正常值)会表现为软弱乏力、头痛嗜睡等症状的原因是 ________________________。 a点膜电位上移　 静息电位产生的原因是K＋的外流，外界K＋浓度提高，K＋外流的量减少，膜电位减小 低钠血症患者内环境中的Na＋浓度较低，因此受到刺激时Na＋内流减少，会影响动作电位的产生 思考：细胞外液中Na+、K+浓度变化对电位峰值的影响 (1)静息电位主要是K+的平衡电位，就是K+向胞外扩散达到平衡时的膜电位。由于此时细胞膜对Na+等离子的通透性极小，所以Na+浓度的改变不会影响静息电位。 (2)动作电位主要是Na+的平衡电位，就是Na+向胞内扩散达到平衡时的电位。由于此时细胞膜对K+等离子的通透性极小，所以K+浓度的改变不会影响动作电位。 K+浓度只影响静息电位的绝对值，Na+浓度只影响动作电位的峰值。 浓度变化 静息电位绝对值 动作电位峰值 细胞外Na+浓度增加 细胞外Na+浓度降低 细胞外K+浓度增加 细胞外K+浓度降低 不变 不变 变小 增大 不变 不变 增大 变小 兴奋在神经纤维上的传导经典图例 ①利用药物Ⅰ阻断Na＋通道； ②利用药物Ⅱ阻断K＋通道； ③利用药物Ⅲ打开Cl－通道，导致Cl－内流；④将神经纤维置于低Na＋溶液中 利用药物阻断Na＋通道 利用药物Ⅱ阻断K＋通道 利用药物Ⅲ打开Cl－通道 神经纤维置于低Na＋溶液中 测量方法 测量图解 测量结果 电表两极分别置于神经纤维同一位点膜的内侧和外侧(若规定膜外为零电位，测到的静息电位为负值) 电表两极均置于神经纤维膜外侧的不同位点 任务四.膜电位的测量方法 【典例4】将一灵敏电表电极置于蛙的坐骨神经—腓肠肌的神经上(如下图甲所示)，在①处给予一适宜强度的刺激，测得的电位变化如图乙所示。若在②处给予同等强度的刺激，测得的电位变化是图中的(　　) b、d点 ，电表 发生偏转。 点先兴奋， 点后兴奋， 电表发生 次相反偏转(即先向 后向 偏转) 刺激a点: 刺激c点: b d 两 同时兴奋 不 左 右 任务五.在神经纤维上兴奋传导过程中电流计的偏转次数问题 刺激c点: 点先兴奋， 点后兴奋， 电表发生 次相反偏转(即先向 后向 偏转) b d 两 左 右 刺激c点: b处电流表先向 后向 偏转 次，肌肉发生收缩。 左 右 两 【评标】思考并回答：蛙坐骨神经表面电位差实验：阅读P27正文第一段，结合图2-6来完成。 若刺激位点在ab中央偏左，利用电流表的偏转请把以上序号正确排序： 。 若刺激位点在ab中央偏右，利用电流表的偏转请把以上序号正确排序： 。 若刺激位点在ab正中央， 利用电流表的偏转请把以上序号正确排序： 。 兴奋在神经纤维上的传导 膜电位 传导方式 特 点： 静息电位 动作电位 成因：钾离子外流 表现：外正内负 影响因素：钾离子的浓度差 协助扩散 成因：钠离子内流 表现：外负内正 影响因素：钠离子的浓度差 电信号（神经冲动） 局部电流方向 膜内： 膜外： 在离体的神经纤维上双向传导 注：在反射弧中，兴奋是单向传递的 无需能量，需载体蛋白 【课堂小结】 未兴奋部位 兴奋部位 兴奋部位 未兴奋部位 传导方向 兴奋部位 未兴奋部位 膜主要对K... text has been truncated due to evaluation version limitation. 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