2.3 神经冲动的产生和传导（第1课时）-【易备课】2024-2025学年高二生物同步教学课件（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 01 兴奋在神经纤维上的传导 问题探讨 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？ 耳蜗（感受器） 传入神经 神经中枢 （大脑皮层） 神经中枢 （脊髓） 传出神经 效应器 （传出神经末梢和它支配的肌肉） 生物界的不同生物细胞中元素的种类和含量又如何呢? 问题探讨 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？ 经过了耳(感受器)、传入神经(听觉神经)、神经中枢(大脑皮层-脊髓)、传出神经、效应器(肌肉)等结构。 2.短跑比赛规则中关于“抢跑”规定的科学依据是什么？ 人类从听到声音到作出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0.1s。 生物界的不同生物细胞中元素的种类和含量又如何呢? 一、兴奋在神经纤维上的传导 兴奋在反射弧中是以什么形式传导的？又是怎样传导的呢？ 1.兴奋在神经纤维上的传导 2.兴奋在神经元之间的传递 生物界的不同生物细胞中元素的种类和含量又如何呢? 一、兴奋在神经纤维上的传导 1.蛙坐骨神经表面电位差实验 有人做过如下实验：在蛙的坐骨神经上放置两个微电极，并将它们连接到一个电表上。 生物界的不同生物细胞中元素的种类和含量又如何呢? 一、兴奋在神经纤维上的传导 1.蛙坐骨神经表面电位差实验 + － + + + a b － 静息时 在神经的左侧一端给予刺激 + a b b a + a b 没有 相等 靠近 负 负 恢复正电位 ①静息时，电表 测出电位变化，说明神经表面各处电位 。 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）先变 为 电位，接着 。 ③然后，另一电极（b处）变为 电位。 ④接着又 。 恢复为正电位 结论:兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的，这种电信号也叫做神经冲动。 生物界的不同生物细胞中元素的种类和含量又如何呢? 一、兴奋在神经纤维上的传导 1.蛙坐骨神经表面电位差实验 细胞类型 细胞内浓度（mmol/L） 细胞外浓度（mmol/L） Na+ K+ Na+ K+ 枪乌贼神经元轴突 50 400 460 10 蛙神经元 15 120 120 1.5 哺乳动物肌肉细胞 10 140 150 4 静息时神经元和肌肉细胞膜内、外某些离子的浓度 比较：细胞内、外的Na+和K+的浓度，它们的分布什么特点？ 细胞外>细胞内 Na+： 细胞内>细胞外 K+： 细胞外液中Na+浓度远高于细胞内液 细胞内液中的K+浓度远高于细胞外液 生物界的不同生物细胞中元素的种类和含量又如何呢? 一、兴奋在神经纤维上的传导 2、神经冲动的产生和传导 ①静息电位形成机制 K+外流 主要对K+有通透性，即K+通道开放 a、状态： b、膜通透性： 未受刺激时 ——协助扩散 阳离子浓度：膜外＞膜内 c、离子分布： 膜外 膜内 K +通道 - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + d、结果： 内正外负 K+外流，细胞膜两侧的电位表现为外正内负，称为静息电位。 生物界的不同生物细胞中元素的种类和含量又如何呢? 一、兴奋在神经纤维上的传导 2、神经冲动的产生和传导 ②动作电位形成机制 a、状态： b、膜通透性： 受刺激后 细胞膜对Na+的通透性增加 →Na+内流 ——协助扩散 c、离子分布： 阳离子浓度：膜内＞膜外 d、结果： 内正外负 - - - - - - - - - + + + + + + + + + + - 膜外 膜内 Na +通道 + + + - - - Na+内流，膜电位为外负内正，称为动作电位 思考：兴奋部位电位内正外负,邻近未兴奋部位仍为内负外正，兴奋部位和未兴奋部位会发生什么？ 一、兴奋在神经纤维上的传导 2、神经冲动的产生和传导 1.静息状态----静息电位 ++++++++++ ---------- ---------- ++++++++++ 1 静息状态 高K+ 低Na+ 低K+ 高Na+ 2.兴奋状态----动作电位 ++++++++++ ---------- ---------- ++++++++++ 1 静息状态 刺激 --++++++++ --++++++++ ++-------- ++-------- 2 产生兴奋 低Na+ 高Na+ ++++++++++ ---------- ---------- ++++++++++ K+外流，细胞膜两侧的电位表现为外正内负，称为静息电位。 Na+内流，膜电位为外负内正，称为动作电位 思考：兴奋部位电位内正外负,邻近未兴奋部位仍为内负外正，兴奋部位和未兴奋部位会发生什么？ 一、兴奋在神经纤维上的传导 丹麦生理学家斯科（Jens C.Skou）等人发现，钠钾泵是一种钠钾依赖的ATP酶，能分解ATP释放能量，将膜外的K+运进细胞，同时将膜内的Na+运出细胞。细胞内K+浓度高，细胞外Na+浓度高，正是由钠钾泵维持的。 Na+进细胞，K+出细胞：协助扩散 Na+出细胞，K+进细胞：主动运输 （钠钾泵） 神经细胞每兴奋一次，会有部分Na+内流和部分K+外流，长此以往，神经细胞膜内高K+膜外高Na+的状态将不复存在。这个问题是如何解决的呢？ 一、兴奋在神经纤维上的传导 一、兴奋在神经纤维上的传导 2、神经冲动的产生和传导 ③局部电流的形成 在兴奋部位和未兴奋部位之间由于电位差的存在而发生电荷移动，这就形成了局部电流。 兴奋在离体的神经纤维上双向传导。 - + - + - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 兴奋部位 未兴奋部位 未兴奋部位 刺激 ①膜外: 部位→ 部位 ②膜内: 部位→ 部位 未兴奋 兴奋 兴奋 未兴奋 与兴奋传导方向_______。 与兴奋传导方向_______。 相反 相同 一、兴奋在神经纤维上的传导 2、神经冲动的产生和传导 ③局部电流的形成 - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 适宜刺激 未兴奋部位 兴奋部位 兴奋部位 兴奋 膜内电流方向 膜外电流方向 结论： 若刺激发生在神经纤维中部，则兴奋传导方向是 的；兴奋的传导方向与膜 电流相同；传导形式： 。 双向 内 电信号 一、兴奋在神经纤维上的传导 问：以上是用蛙的离体坐骨神经做实验，那么兴奋在反射弧上的传导是双向传导，但在生物体内呢？ 在中部刺激神经纤维，两侧临近的未兴奋区与该兴奋区都存在电位差，都可以产生电荷移动，形成局部电流，所以双向传导 ①在离体的神经纤维上 ②在反射过程中 在反射过程中，兴奋总是从感受器一端接受刺激产生兴奋然后传向另一端，所以兴奋传导方向一般单向传导 一、兴奋在神经纤维上的传导 小结 1.传导形式： 。 神经冲动(电信号、局部电流) 3.传导过程： 静息时 刺激 兴奋时 局部电流 兴奋传导 ①静息状态的电位： 。电位表现： 。 形成原因： 。 静息电位 细胞膜主要对K+有通透性，造成K+外流 外正内负 ②兴奋时的电位： 。电位表现： 。 形成原因： 。 动作电位 细胞膜对Na+的通透性增加，Na+内流 内正外负 ③兴奋部位和未兴奋部位之间由于 的存在而发生 ，而形成 。 电位差 电荷移动 局部电流 ④局部电流方向：膜外: ； 膜内: 。 兴奋传导的方向与膜 电流相同。 未兴奋→兴奋 兴奋→未兴奋 内 恢复静息电位 2.传导特点： 。 双向传导 注：在反射弧中，兴奋是单向传递的 1、如图所示,当神经冲动在轴突上传导时,下列叙述错误的是 ( ) A.丁区发生K+外流和Na+内流 B. 甲区与丙区可能刚恢复为静息电位状态 C. 乙区与丁区间膜内局部电流的方向是从乙到丁 D..图示神经冲动的传导方向有可能是从左到右或从右到左 A 拓展：膜电位的测量与电流表指针的偏转问题 补充点：膜电位曲线解读 补充点：膜电位曲线解读 1.用电流计测量膜电位的两种方法 测量方法 测量图解 测量结果 电表两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧     电表两极均置于神经纤维膜外侧     拓展：膜电位的测量与电流表指针的偏转问题 补充点：膜电位曲线解读 刺激 a-b：此时为_______电位，电位表现为__________，此时细胞膜主要对_____有通透性，离子运输方向为__________，运输方式为____________； b-c：此时细胞主要对______有通透性，离子运输方向为___________，运输方式为____________； c：此时为零电位，内外无电位差； 静息 外正内负 K+ K+外流 协助扩散 Na+ Na+内流 协助扩散 拓展：膜电位的测量与电流表指针的偏转问题 补充点：膜电位曲线解读 刺激 c-d：此时为_______电位，电位表现为__________，此时细胞膜主要对_____有通透性，离子运输方向为__________，运输方式为____________。 d：动作电位峰值，峰值大小（以及bd段斜率）与_____________________有关 d-e：此时为________电位的恢复，_____通道打开，此时细胞膜主要对______有通透性，离子运输方向为_________，运输方式为___________； 动作 内正外负 Na+ Na+内流 协助扩散 膜内外Na+浓度差 静息 K+ K+ K+外流 协助扩散 拓展：膜电位的测量与电流表指针的偏转问题 补充点：膜电位曲线解读 刺激 de段：一次兴奋完成后，钠钾泵将流入的Na＋泵出膜外，将流出的K＋泵入膜内（主动运输），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。 ef段：一次兴奋完成后 钠钾泵将流入的Na+泵出膜外,将流出的K+泵入膜内（主动运输），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。 整个过程中，细胞膜内K+始终比膜外多，Na+始终比膜外少； 拓展：膜电位的测量与电流表指针的偏转问题 补充点：膜电位曲线解读 刺激 拓展：膜电位的测量与电流表指针的偏转问题 ①a点之前 ——静息电位 ②ac段 ——动作电位的形成 ③ce段 ——静息电位的恢复 K+外流：协助扩散 Na+内流：协助扩散 Na+-K+泵将流入的Na+泵出膜外，将流出的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 排钠吸钾属于主动运输，需消耗能量 K+外流：协助扩散 ④ef段 —— 一次兴奋完成后，为下次兴奋 做准备 刺激位点 电流计指针偏转方向及次数 ①刺激a点 ②刺激c点（bc=cd） ③刺激bc之间的一点， ④刺激cd之间的一点 发生2次方向相反的偏转（因为b点先兴奋，d点后兴奋） 不偏转（因为b点和d点同时兴奋） 发生2次方向相反的偏转（因为b点先兴奋，d点后兴奋） 发生2次方向相反的偏转（因为d点先兴奋，b点后兴奋） ①先左后右 ③先左后右 ④先右后左 电流计指针偏转问题 拓展：膜电位的测量与电流表指针的偏转问题 思考：细胞外液中Na+和K+浓度变化对静息电位和动作电位有影响吗？ 有影响 Na+浓度只影响动作电位的峰值， K+浓度只影响静息电位的绝对值 浓度变化 静息电位或动作电位的变化 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   静息电位不变，动作电位的峰值变大 静息电位不变，动作电位的峰值变小 静息电位绝对值变小 静息电位绝对值变大 当堂检测 1. 在离体实验条件下单条神经纤维的动作电位示意图如下，正确的（ ） A．a－b段的Na+内流是需要消耗能量的 B．b－c段的Na+外流是不需要消耗能量的 C．c－d段的K+外流是不需要消耗能量的 D．d－e段的K+内流是不需要消耗能量的 C 当堂检测 2. 将神经细胞置于相当于细胞外液的溶液(溶液S)中，可测得静息电位。给予细胞一个适宜的刺激，膜两侧出现一个暂时性的电位变化，这种膜位变化称为动作电位。适当降低溶液S中的Na＋浓度，测量该细胞的静息电位和动作电位，可观察到(　　) A．静息电位值减小 B．静息电位值增大 C．动作电位峰值升高 D．动作电位峰值降低 D 当堂检测 A．曲线a代表正常海水中膜电位的变化 B．两种海水中神经纤维的静息电位相同 C．低Na＋海水中神经纤维静息时，膜内Na＋浓度高于膜外 D．正常海水中神经纤维受刺激时，膜外Na＋浓度高于膜内 3、下图表示枪乌贼离体神经纤维在Na＋浓度不同的两种海水中受刺激后的膜电位变化情况。下列描述错误的是(　　) C 当堂检测 一、概念检测 1、判断题 (1)神经细胞静息电位形成的主要原因是K＋外流(　　) (2)动作电位形成过程中Na＋内流的方式是主动运输(　　) (3)神经纤维接受刺激产生的兴奋以电信号的形式传导(　　) (4)刺激神经纤维中部，产生的兴奋沿神经纤维向两侧传导(　　) (5)膜内的K＋通过Na＋-K＋泵主动运输排出，导致动作电位的形成(　　) √ × √ √ × 当堂检测 2、有些地方的人们有食用草乌炖肉的习惯，但草乌中含有乌头碱，乌头碱可与神经元上的钠离子通道结合，使其持续开放，从而引起呼吸衰竭、心律失常等症状，严重可导致死亡。下列判断不合理的是（　　） A．食用草乌炖肉会影响身体健康 B．钠离子通道打开可以使胞外的Na+内流 C．钠离子通道持续开放会使神经元处于静息状态 D．阻遏钠离子通道开放的药物可以缓解乌头碱中毒症状 C 当堂检测 3、听毛细胞是内耳中的一种顶端具有纤毛的感觉神经细胞。声音传递到内耳中引起听毛细胞的纤毛发生偏转，使位于纤毛膜上的K+通道打开，K+内流而产生兴奋。兴奋通过听毛细胞底部传递到听觉神经细胞，最终到达大脑皮层产生听觉。下列说法错误的是（ ） A. 静息状态时纤毛膜外的K+浓度低于膜内 B. 纤毛膜上的K+内流过程不消耗ATP C. 兴奋在听毛细胞上以电信号的形式传导 D. 听觉的产生过程不属于反射 A 一、兴奋在神经纤维上的传导 a b + + ① 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 ②在图示神经的左侧一端给予刺激时，靠近刺激端 的电极处(a处)先变为 电位，接着 。 恢复正电位 负 ③然后，另一电极(b处)变为 电位。 负 ④接着又 。 恢复为正电位 a b + + ② a b + + ③ a b + + ④ 说明：在神经系统中，兴奋是以_______的形式沿着神经纤维传导的。 电信号 这种电信号也叫做___________。 神经冲动 蛙的坐骨神经表面电位变化实验 生物界的不同生物细胞中元素的种类和含量又如何呢? 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