2.3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选择性必修1

生 物 学 （2019人教版） 第2章 神经调节 第3节 神经冲动的产生和传导 第1课时 兴奋在神经纤维上的传导 选择性必修1 刺激 神经中枢 感受器 传出神经 传入神经 效应器 产生反应 （感受刺激产生兴奋） （传导兴奋至神经中枢） （信息的分析和综合，并产生新的兴奋） （传导兴奋至效应器） （对刺激作出应答反应） 复习回顾: 反射的结构基础是什么？包括哪些结构？ 感受器产生的兴奋以什么形式来传导？ 本节聚焦 2 2 兴奋在神经纤维上的传导 01 1786年 加尔瓦尼意外发现，用两种金属导体把蛙的神经和肌肉连接起来，会使肌肉收缩，他指出这是因为神经肌肉组织具有内在形式的电流。他把这种现象归因于“动物电”。 伏特重复了加尔瓦尼的实验，认为这纯属物理现象。是因为连接神经和肌肉的是不同种类的导体。 （伏特因此发明了世界上第一个直流电池） 1820年 电流计发明后提出“静息电位”和“动作电位”概念。 生物电的发现 ①实验方法 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流表上： 脊柱 腓肠肌 坐骨神经 (1)蛙的坐骨神经表面电位变化实验 1. 传导形式：神经冲动 兴奋在神经纤维上的传导 ②实验现象 ①静息时,电表_____测出电位差,说明静息时神经表面各处电位______ 没有 相等 ②当刺激到达a处时，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 刺激 不偏转 向左偏转 向右偏转 不偏转 不偏转 1. 传导形式：神经冲动 (1)蛙的坐骨神经表面电位变化实验 兴奋在神经纤维上的传导 6 ③实验结论 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 7 1. 传导形式：神经冲动 (1)蛙的坐骨神经表面电位变化实验 兴奋在神经纤维上的传导 7 兴奋传导时，神经表面会出现电位变化，神经细胞内部电位是否也会有变化？ 8 生物电的再发现 1936年 英国两位科学家艾伦·霍奇金和安德鲁·赫胥黎 发现了枪乌贼的神经（轴突直径可达1mm，而一般脊椎动物的轴突直径不超过0.02mm） 8 1939年 两位科学家将直径为0.1mm ，内部充满海水的毛细玻璃管纵向插入枪乌贼大神经轴突的断端，作为细胞内电极，而将另一电极置于浸泡细胞的海水中。 于是在毛细管尖端和细胞外电极之间记录到约50mV的电位差，胞质为负。这样，他们便利用枪乌贼巨大轴突首次记录到膜两侧的静息电位。 更令人惊喜的是，两人还第一次记录到了动作电位（跨膜电位超过零电位而呈瞬时的内正外负的现象）。 9 生物电的再发现 赫胥黎和霍奇金研究装置示意图 电极刺穿 细胞膜前 电极刺穿 细胞膜后 0 mV -50 mV 兴奋在神经纤维上的传导 11 (1) 静息电位 ①概念：静息时，神经元膜两侧电位为内负外正，此时膜电位被称为静息电位。 ②产生机理：细胞质膜主要对K+有通透性，造成K+外流。 (2) 动作电位 ①概念：当神经纤维受到刺激时产生的电位。 ②产生机理：细胞膜对Na+的通透性增加，Na+内流。 2.神经冲动的产生 兴奋在神经纤维上的传导 ①静息电位时， 为什么K+离子外流？ 1.浓度差（内>外） 2.通透性（K+离子通道开放） ②静息电位时，膜电位为什么是外正内负？ 阳离子(K+)到细胞外，细胞内留下氨基酸类阴离子 细胞类型 细胞内K+浓度（mmol/L) 细胞外K+浓度（mmol/L) 枪乌贼神经元轴突 400 10 蛙神经元 120 1.5 哺乳动物肌肉细胞 140 4 兴奋在神经纤维上的传导 ③膜电位是如何形成“外负内正”的动作电位的？ Na+内流。 1.浓度差（外>内） 2.通透性（ Na+通道开放。） 13 ④膜电位如何恢复到“外正内负”的静息电位的？ K+外流。 1.浓度差（内>外） 2.通透性（K+离子通道开放） 细胞类型 细胞内Na+浓度（mmol/L) 细胞外Na+浓度（mmol/L) 枪乌贼神经元轴突 50 460 蛙神经元 15 120 哺乳动物肌肉细胞 10 150 兴奋在神经纤维上的传导 ⑤膜内外的离子浓度差是如何维持的？ 14 由Na+-K+泵主动运输来维持，将Na+运出细胞，K+运回胞内。 兴奋在神经纤维上的传导 主要表现为K+外流（协助扩散）, 使膜电位表现为外正内负。 少量Na+电压门控通道打开，Na+少量内流 (协助扩散）。 K+ 电压门控通道打开，K+大量外流（协助扩散）, 膜电位恢复为静息电位后, K+电压门控通道关闭。 大量Na+电压门控通道打开，Na+大量内流 (协助扩散）,导致膜电位迅速逆转,表现为外负内正。 15 a b e ①a点之前 ②ab段 ③bc段 同时，钠钾泵激活，排钠摄钾（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。 2.神经冲动的产生 c ④cd段 d ⑤de段 某些阳离子内流，K+外流，与钠钾泵的共同作用，最终回到稳定的静息电位。 兴奋在神经纤维上的传导 刺激神经纤维的某个部位时，这个部位会形成动作电位（内正外负的兴奋状态），那兴奋是如何从这个受刺激的部分往下传导的呢？ 兴奋在神经纤维上的传导 - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 适宜刺激 若将神经纤维离体，刺激中部，则兴奋的传导方向是什么样的？ 兴奋部位 临近未兴奋部位 临近未兴奋部位 3. 神经冲动的传导形式 兴奋在神经纤维上的传导 - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 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 膜内电流方向 膜外电流方向 若将神经纤维离体，刺激中部，则兴奋的传导方向是什么样的？ 3. 神经冲动的传导形式 兴奋在神经纤维上的传导 内负外正 K+外流 内正外负 Na+内流 兴奋 兴奋 未兴奋 电信号 兴奋 未兴奋 兴奋在神经纤维上的传导 静息电位表现为外正内负，是不是意味着静息状态时，神经细胞膜外是阳离子，膜内是阴离子呢？ 不是；“外正内负”只是表示膜外电位高，膜内电位低，是K＋外流使膜外阳离子浓度高于膜内导致的。 【微思考】 (1)静息时，神经纤维表面各处电位相等，但膜内外电位不相等。( ) (2)静息状态时，神经细胞膜只对K＋有通透性，K＋外流形成静息电位。( ) (3)神经纤维受到刺激时，Na＋内流，造成膜内Na＋浓度高于膜外，膜电位表现为内正外负。( ) (4)神经纤维静息时K＋外流，受刺激时Na＋内流，均属于依靠载体蛋白的协助扩散。( ) (5)神经纤维上兴奋的传导方向与膜内局部电流的传导方向相同。( ) √ × × 【辨正误】 × √ 1.资料：静息状态下，枪乌贼神经细胞内液和细胞外液中K＋、Na＋的浓度。 离子 细胞内液/(mmol·L－1) 细胞外液/(mmol·L－1) Na＋ 50 440 K＋ 400 20 思考：神经细胞膜内外Na＋、K＋浓度差的维持依靠的是哪种运输方式？ 主动运输。 合作探究 2.某研究小组将离体的枪乌贼巨大神经纤维置于溶液S(相当于细胞外液)中，做了如下实验。 甲组 适当增大溶液S的K＋浓度，分别测得静息电位的绝对值U1和动作电位V1 乙组 适当降低溶液S的Na＋浓度，分别测得静息电位的绝对值U2和动作电位V2 合作探究 阅读教材P28，尝试比较U1和U2、V1和V2的大小，并说明理由。 U1＜U2、V1＞V2。 静息电位是K＋外流形成的，其大小取决于K＋外流的量，增大溶液S的K＋浓度，K＋外流的量减少，静息电位绝对值减小。动作电位是Na＋内流形成的，其大小取决于Na＋内流的量，降低溶液S的Na＋浓度，Na＋内流的量减少，动作电位减小。 3.资料：神经纤维在安静状态时，其膜的静息电位约为－70 mV。当受到一次阈刺激(或阈上刺激)时，膜内原来存在的负电位将迅速消失，并进而变成正电位,即膜内电位由原来的约－70 mV变为约＋30 mV的水平，形成了动作电位。但很快膜内电位迅速下降，由正值的减小发展到膜内出现刺激前原有的负电位状态。但膜内电位回落到静息电位水平后并没有停止在静息电位水平，而是继续缓慢下降，然后再完全回升到静息电位水平。 合作探究 请根据以上资料，构建动作电位产生过程中神经纤维膜内电位变化曲线图。 4.如图表示兴奋在离体神经纤维上的传导过程，思考下列问题： (1)图中膜内、外都会形成局部电流，写出局部电流的方向(用字母和箭头表示)。 膜内的电流方向为a←b→c， 膜外的电流方向为a→b←c。 (2)在此情况下兴奋传导的方向是怎样的(用字母和箭头表示)? a←b→c。 (3)根据(1)和(2)，归纳概括兴奋传导的方向与兴奋传导的方向与膜内局部电流的方向一致,与膜外局部电流的方向相反。 合作探究 【 学以致用 】 DE 1.(多选)如图是某神经纤维产生动作电位的模式图，下列叙述正确的是(　　 ) A.A点电位形成的主要原因是K＋外流，D点电位形 成的主要原因是K＋内流 B.AC段Na＋大量内流，需要通道蛋白的协助，并消 耗能量 C.AB段，由于Na＋大量内流，神经纤维由静息状态 变为兴奋状态 D.CD段Na＋通道多处于关闭状态，K＋通道多处于开放状态 E.适当增大细胞外液中的Na＋浓度可使C点数值变大，A点数值不变 F.动作电位大小随有效刺激的增强而不断加大 CE 2.(多选)下列关于神经纤维上兴奋传导的叙述，错误的是(　　 ) A.兴奋的产生是Na＋向膜内流动的结果 B.神经纤维上以局部电流的方式传导兴奋 C.兴奋沿神经纤维的传导过程不需要消耗能量 D.兴奋的传导依赖于细胞膜对离子通透性的变化 E.反射过程中，神经纤维上的兴奋可双向传导 【 学以致用 】 兴奋在神经纤维上传导的特点 (1)在离体神经纤维上，兴奋的传导是双向的，即刺激神经纤维中除端点外的任何一点，兴奋沿神经纤维向两端同时传导。 (2)在反射过程中，神经纤维上的神经冲动只能来自感受器，因此在生物体内反射弧上，兴奋在神经纤维上的传导是单向的。　　　 课堂小结 A 1.(2024·河北唐山期末)当神经细胞处于静息状态时，下列有关细胞内外K＋和Na＋的分布特征的说法，正确的是(　　) A.细胞外Na＋浓度高于细胞内，K＋相反 B.细胞外Na＋浓度低于细胞内，K＋相反 C.细胞外K＋和Na＋浓度均高于细胞内 D.细胞外K＋和Na＋浓度均低于细胞内 随堂检测 2.下列能正确表示神经纤维受刺激时，刺激点膜电位由静息电位转为动作电位的过程的是(　　) D A.①→④　 B.②→③　 C.③→②　 D.④→① 随堂检测 3.如图为兴奋在神经纤维上传导的示意图，A、B、C为神经纤维上的三个部位，下列相关说法错误的是(　　) C A.缩手反射中，兴奋的传导方向是A→B→C B.兴奋在神经纤维上以局部电流的形式传导 C.图中B为兴奋部位，此时膜外Na＋浓度小于膜内 D.图中B为兴奋部位，恢复为静息电位与K＋外流有关 随堂检测 D 4.在离体实验条件下单条神经纤维的动作电位示意图如图。下列叙述正确的是(　　) A.AB段形成的原因是Na＋外流 B.BC段的Na＋内流需要消耗能量 C.CD段的K＋外流需要消耗能量 D.DE段的K＋外流不需要消耗能量 随堂检测 5.某地区有食用草乌进补的习惯，但草乌中含有乌头碱,其可以与神经元上的Na＋通道结合，使其持续开放，从而引起中毒。下列判断不合理的是(　　) A.乌头碱会导致神经元静息电位的绝对值降低 B.Na＋通道持续开放，会使胞外Na＋大量内流 C.静息状态时人体细胞膜外的K＋浓度低于膜内 D.阻遏Na＋通道开放的药物可缓解中毒的症状 A 随堂检测 Lavf57.83.100 $$