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（2019）选择性必修1

第二章 神经调节 第3节 神经冲动的产生和传导 第1课时 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。 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？ 【问题探讨】—导入 神经中枢 效应器 传出神经 听觉感受器 传入神经 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0.1s 为什么不是0秒，0.05秒？ 必须是枪响0.1秒后起跑才合规 2 兴奋在反射弧中是以什么形式传导的？又是怎样传导的呢？ 思考 一.兴奋在神经纤维上的传导 二.兴奋在神经元之间的传递 1786年一天，伽尔瓦尼在实验室解剖青蛙，把剥了皮的蛙腿，用刀尖碰蛙腿上外露的神经时，蛙腿剧烈地痉挛，同时出现电火花。经过反复实验，他认为痉挛起因于动物体上本来就存在的电，他还把这种电叫做“动物电”。 坐骨神经 腓肠肌 (一)神经电信号的发现 一.兴奋在神经纤维上的传导 1.蛙的坐骨神经表面电位变化实验 (2)实验结果 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在图示神经的左侧的一端给予刺激时，______刺激端的电极处（a处）先变为___电位，接着____________ 靠近 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 在蛙的坐骨神经上放置_____________，并将它们连接到__________上。 这说明什么？ (1)实验方法 共发生了2次方向相反的偏转 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 【任务1】 阅读P27正文，完成以下问题： 两个微电极 一个电表 注意：只要存在电位差，电流表指针就会偏转,方向从正电荷一极向负电荷一极偏转。 (3)实验结论 因此可以说，兴奋在神经纤维上的传导形式为：_________________ 神经冲动（电信号） 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 神经冲动在神经纤维上是怎样产生和传导的呢？ 1.蛙的坐骨神经表面电位变化实验 一.兴奋在神经纤维上的传导 【任务2】 阅读课本P28第1--3段，完成以下问题： 1.神经冲动在神经纤维上产生的离子基础？ 2.什么是静息电位？形成原因？ 3.什么是动作电位？形成原因？ 4.神经细胞胞内K+浓度高于胞外，胞外Na+高于胞内，如何来实现这一离子梯度呢？ 5.什么是局部电流？ 6.归纳兴奋的传导方向与膜内、膜外局部电流之间的关系。 (二)神经冲动的产生和传导 一.兴奋在神经纤维上的传导 【资料】未受刺激时神经元和肌肉细胞膜内、外某些离子的浓度 细胞类型 （mmol/L） 细胞内浓度 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 神经细胞膜内外离子分布不均衡，即神经细胞外的Na+浓度比膜内要高， K+浓度比膜内低。 （正常细胞膜外Na+浓度约为膜内Na+浓度的12倍。膜内K+的浓度约为膜外的30倍。） 1.神经冲动产生的离子基础 比较：细胞内、外的Na+和K+的浓度，它们的分布什么特点？ (二)神经冲动的产生和传导 2.静息电位产生机制 在未受到刺激时，神经纤维处于__________ 静息状态 原因： ①神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内的K+浓度高。 ②静息时，膜主要对K+有通透性(K+通道蛋白打开)。 K+外流 Na+ 膜外 膜内 膜外 + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ K+ 静息电位 电位表现：_________ 形成原因：_________ 运输方式：_________ 内负外正 K+外流 协助扩散 思考1：K＋的跨膜运输有何特点？ 顺浓度梯度运输，不消耗ATP，需要通道蛋白的协助。 原因： ①神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内的K+浓度高。 ②受到刺激时，细胞膜对Na+的通透性增加（Na+通道蛋白打开）。 Na+内流 Na+ 膜外 膜内 膜外 + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ 3.动作电位产生机制 动作电位 电位表现：_________ 形成原因：_________ 运输方式：_________ 内正外负 Na+内流 协助扩散 兴奋状态 适宜刺激 思考2：Na＋的跨膜运输有何特点？ 顺浓度梯度运输，不消耗ATP，需要通道蛋白的协助。 10 - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 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 （1）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。 (二)神经冲动的产生和传导 4.局部电流形成与方向 （2）方向 相反 相同 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。 钠钾泵： （Na+出细胞，K+进细胞） 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？ 主动运输 注意：无论是静息状态还是兴奋状态，都有神经细胞外的Na+浓度比膜内要高，K+浓度比膜内低。 电位表现：__________ 原因：_________ 原因：_______ 电位表现：__________ 【小结】兴奋的产生和传导 内负外正 K+外流 内正外负 Na+内流 传导形式：__________ 传导过程：_________________ 局部电流 静息电位→刺激→动作电位→电位差→局部电流 13 5.兴奋在神经纤维上的传导方向 （1）在离体的神经纤维上： （2）在反射过程中： 传导方向：__________ 双向传导 传导方向：__________ 单向传导 在反射过程中，兴奋只能从感受器传到效应器，因此，传导方向是单向的。 (二)神经冲动的产生和传导 以上是用蛙的坐骨神经实验，是离体生物神经纤维。那么兴奋在生物体内的反射弧上的传导是也双向传导的吗？ 在中部刺激神经纤维，会形成兴奋区，而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，因此可以双向传导。 在反射过程中，总是从感受器一端接受刺激产生兴奋然后传向另一端，再加上反射弧中的突触也决定兴奋在反射弧中的传导方向是单向的。 14 刺激 ①a点之前 —— 静息电位 主要是K+外流 (协助扩散), 膜电位：内负外正。 ②ac段 —— 动作电位的形成 Na+大量内流 (协助扩散), 膜电位：内正外负。 ③ce段 —— 静息电位的恢复 K+大量外流,膜电位恢复为静息电位。 ④ef段 钠钾泵活动加强，泵入K＋泵出Na＋ Na+-K+泵通过将Na+泵出膜外,将K+泵入膜内,以维持膜外高Na+膜内高K+的状态,为下一次兴奋准备。(主动运输) 题型1：膜电位变化曲线解读 —— 一次兴奋完成后 以上是用蛙的坐骨神经实验，是离体生物神经纤维。那么兴奋在生物体内的反射弧上的传导是也双向传导的吗？ 15 注意： 题型1：膜电位变化曲线解读 （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，K+始终膜内多于膜外，Na+始终膜外多于膜内； （3）整个过程中，动作电位的传导不会随着时间而衰减。 16 反射的发生不仅需要完整的反射弧，还需要适宜的刺激。如图所示将刺激强度逐渐增加(S1～S8)，一个神经细胞细胞膜电位的变化规律： ①刺激要达到一定的强度才能诱导神经细胞产生动作电位； 资料分析： ②刺激强度达到S5以后，随刺激强度增加动作电位基本不变。 17 题型2：膜电位的影响因素 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 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？ 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， (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。 18 汉水丑生侯伟作品 习题巩固 1.在离体实验条件下神经纤维的动作电位示意图如图所示。下列叙述正确的是（ ） A.ab段主要是Na＋内流，是需要消耗能量的 B.bc段主要是Na＋外流，是不需要消耗能量的 C.cd段主要是K＋外流，是不需要消耗能量的 D.de段主要是K＋内流，是需要消耗能量的 C (1)图中兴奋部位是_________(用字母表示)。 (2)图中弧线最可能表示_______________。 (3)图中兴奋的传导方向是_______________ (用字母和“→”表示)。 (4)受到刺激后膜内电位变化为__________；膜外电位变化为________ ；膜内外电位变化为_________________________。 A 局部电流方向 A→C和A→B 由负变为正 由正变为负 由内负外正变为内正外负 2.如图是兴奋在神经纤维上产生和传导的示意图，据图回答有关问题： 习题巩固 1.传导形式： 。 电信号（或神经冲动） 3.传导过程： 刺激 兴奋时 局部电流 静息时 兴奋传导 ①静息状态的电位称为 。 形成原因： 。 电位表现： 。 静息电位 细胞膜主要对K+有通透性，造成K+外流 内负外正 ②兴奋时的电位称为 。 形成原因： 。 电位表现： 。 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: 部位流向 部位；膜内: 部位流向 部位。 兴奋传导的方向与膜 电流相同。 内 恢复静息电位 2.在离体神经纤维上的传导是 向的。 双 未兴奋 兴奋 兴奋 未兴奋 兴奋在神经纤维上的传导 小结 21 EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$