2.3神经冲动的产生和传导课件 -2024-2025学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修1

第2章 神经调节 2.3.1 兴奋在神经纤维上的传导 本课内容 1. 神经元电位的研究历史 2. 静息电位及其原理 3. 动作电位的产生及其原理 4. 动作电位/电信号/神经冲动在神经纤维上的传导 生物电现象 意大利医生、生理学家 伽尔瓦尼（L.Galvani） （1） 1786年,伽尔瓦尼偶然发现挂在铁栅栏铜钩上的蛙腿在风的吹动下左右摇晃，蛙腿一碰到铁栅栏，就能观察到较明显的收缩。伽尔瓦尼进一步发现，用两种金属将神经和肌肉连接起来，肌肉就会抽动。 他认为：神经产生电，沿金属到达肌肉，导致肌肉收缩。 伏特的反驳 意大利物理学家 伏特 （2）直接用伏特电池（伏打电堆）产生的电信号刺激肌肉，即可导致肌肉收缩。 说明：电信号可使肌肉收缩，但电信号不一定是生物组织产生的。 “丰硕”的成果 蛙腿验电器（Frog Galvanoscope） 最早由伽尔瓦尼设计并制造。当时最为灵敏的电学仪器。 注意事项：必须用新鲜蛙腿！保质期约44小时。 “丰硕”的成果 伏特电池 翻译： 这尸体被“伽尔瓦尼”了！ 伽尔瓦尼的进一步研究 为此，伽尔瓦尼和他的后继者设计了大量只使用一种金属/完全不使用金属的连接实验。 证明生物组织本身即可产生电信号。 但是那个时代技术有限，无法精密测定生物组织中的电信号。 双向进步 枪乌贼的神经纤维直径可达1毫米，便于直接测量生物电。 物理学家有了更精密的电压/电流表。 静息电位的测量 未受到刺激时， 神经纤维处于静息状态，细胞膜外电位处处相等。 细胞膜两侧电位表现为内负外正，称为静息电位。 （电位=电势，两点间电位的差值=电压） 技术继续进步——膜片钳技术，看看神经元细胞膜上有什么？ 神经元的细胞膜上有 Na+-K+泵（主动运输的载体蛋白）， K+通道（开放）和Na+通道（关闭） 静息电位的形成机制（简化版） 静息状态下，细胞膜主要对K+有通透性。 细胞内K+浓度高，导致K+外流。K+带有正电荷，导致内负外正。 所以，K+的外流是形成静息电位的主要原因。 静息电位主要由K+浓度决定。K+浓度差异越大，静息电位越大。 静息电位的形成机制（复杂版） 动作电位的发现 刺激轴突，兴奋以电信号的形式沿着神经纤维传导， 这种电信号称为神经冲动。 两侧翻转的膜电位叫动作电位。 动作电位的形成机制（简化版） 神经纤维未受到刺激，细胞膜两侧电位表现为内负外正的静息电位。 神经纤维受到足够强的刺激，Na+离子通道开放，细胞膜内电位升高。 细胞膜内电位到达阈电位， 大量Na+离子通道开放，形成动作电位。 动作电位形成后，K+离子通道大量开放，恢复为内负外正的静息电位。 受到刺激时，细胞膜Na+通道开放，对Na+的通透性增加，带正电荷的Na+内流，导致内正外负，称动作电位。 动作电位的高度主要由Na+的浓度差决定。 动作电位的形成机制（复杂版） a-c:Na+内流(协助扩散) c-e:K+外流(协助扩散) e-f:泵出Na+，泵入K+(主动运输) 思考 动作电位过后，两侧离子浓度如何变化？ Na+-K+泵有何作用？ 整个过程是否消耗能量？哪些步骤消耗能量？ 试一试 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持续处于静息状态 D. 阻遏钠离子通道开放的药物可以缓解乌头碱中毒症状 16页右下角第1题 17页第4题 17页第6题 29页第6题 兴奋/神经冲动以局部电流的形式在神经纤维上传导 兴奋与未兴奋区域之间形成局部电流（膜内外侧都有，方向相反）。 局部电流刺激相邻部位产生动作电位。这样，就将兴奋向前传导，方向与膜____（内？外？）局部电流方向一致。 兴奋/神经冲动以局部电流的形式在神经纤维上传导 特点： 1.从受刺激位置双向传导 （但是反射弧中是单向的）； 2.以局部电流的形式传导，速度较快 （但绝不是光速）； 3.不随时间和距离而衰减。 典型题目：电表偏转方向与次数分析（28页左侧第1题） 典型题目：电表偏转方向与次数分析（28页左侧第1题） 典型题目：电表偏转方向与次数分析（28页左侧第1题） 典型题目：电表偏转方向与次数分析（28页左侧第1题） 16页左侧第1题 16页第2题 16页第2题 18页初触高考 17页第7题：开开眼，这可是山东！ 第2章 神经调节 2.3.1 兴奋在神经元之间的传递 本课内容 1. 突触的结构和功能 2. 加入突触后的膜电位分析 3. 毒品简介；突触功能示意图的分析（大量新高考题！） 探究历史 将2个蛙心分离，第1个带有神经，第2个不带神经。2个蛙心都装上蛙心插管，并充以少量任氏液。刺激第1个心脏的迷走神经（副交感）后进行观察，实验结果如图所示。结果说明什么？ 突触是什么 神经元轴突末梢的小枝末端膨大，呈杯状或球状，叫作突触小体。 突触小体可以与其他神经元的细胞体或树突等相接近，共同形成突触。 突触小体 突触小泡 突触前膜 突触间隙 突触后膜 突触的结构 （内含神经递质） 组织液 突触在哪里 轴突-轴突突触 轴突-树突突触 轴突-胞体突触 轴突与它所支配的肌细胞、腺细胞之间也能形成突触。 突触传递信号的过程 4.突触后膜上的离子通道（受体本身也是通道）打开，改变电位 1.兴奋到达→突触小泡向突触前膜移动→融合→释放神经递质到突触间隙（胞吐）。 2.神经递质扩散→突触后膜受体 3.神经递质+特异性受体 5.神经递质被降解或回收 突触小泡 突触前膜 突触间隙 突触后膜 突触传递信号的能量问题——哪些步骤耗能？哪些不耗能？ 突触传递信号的特点 （1）信号经过突触时，发生了什么样的转换？ （2）突触处的传递是单向的，还是双向的？ （3）突触的简略画法 突触传递信号的特点 （4）神经递质会进入突触后膜吗？ （5）神经递质发挥作用后，有何去向？ （6）如何神经递质持续存在于突触间隙，会怎样？ 突触的类型：兴奋性突触与抑制性突触 神经递质是什么 是一类信息分子，将信息从突触前膜传递到突触后膜，参与了细胞间的信息交流。 目前已知的神经递质种类很多，主要的有乙酰胆碱； 生物胺类（肾上腺素/去甲肾上腺素、多巴胺、组胺等）；氨基酸类（谷氨酸、甘氨酸）；嘌呤/核苷酸类（腺苷、ATP）；气体（一氧化氮）；肽类（β-内啡肽、脑啡肽类、强啡肽类等） ③不同种类的神经递质可以引发突触后膜发生不同的电位变化 （兴奋或抑制）。 思考：从适应性的角度看，为什么神经递质要储存在突触小泡里，用胞吐释放？ 如图中a、b、c三个神经元构成了1、2两个突触，甲、乙、丙3条曲线为不同刺激引起神经元c上的电位变化。下列叙述正确的是（　　） A.甲表明刺激a时兴奋以电信号形式迅速传导给c B.乙表明兴奋在突触间的传递是单向的 C.乙也可表示只刺激b时，a神经元的电位变化 D.丙表明b神经元能释放抑制性神经递质 试一试 突触异常情况分析 有机磷农药可抑制胆碱酯酶（AChE）活性。推测有何效果？ 突触异常情况分析 肉毒素A（BoNT-A）可作用于神经-肌肉突触，效果如图所示。 分析其有何效果？ 突触的真实样貌（电子显微镜照片） 神经元细胞体 突触小体 突触的真实样貌（电子显微镜照片） 8．神经组织局部电镜照片如图。 下列有关突触的结构及神经元间信息传递的叙述，不正确的是 （ ） A．神经冲动传导至轴突末梢，可引起 1 与突触前膜融合 B．1 中的神经递质释放后可与突触后膜上的受体结合 C．2 所示的细胞器可以为神经元间的信息传递供能 D．2 所在的神经元只接受 1 所在的神经元传来的信息 2022年北京卷 毒品简介 对人中枢神经作用 抑制剂 兴奋剂 致幻剂 抑制中枢神经系统，具有镇静和放松作用，如鸦片 刺激中枢神经系统，使人产生兴奋，如苯丙胺类 能使人产生幻觉，导致自我歪曲和思维分裂，如麦司卡林 毒品作用机制 能够对神经系统产生影响的化学物质，其作用位点往往是突触。 促进神经递质的合成和释放速率 干扰神经递质与受体的结合 影响分解神经递质的酶的活性 影响神经递质的回收 多巴胺与快乐 可卡因作用效果分析 （1）据图叙述正常情况下多巴胺的转移途径。 （2）可卡因会对突触后膜产生什么影响 ? 试一试 A．乙释放的多巴胺可使丙膜的电位发生改变 B．多巴胺可在甲与乙、乙与丙之间传递信息 C．从功能角度看，乙膜既是突触前膜也是突 触后膜 D．乙膜上的乙酰胆碱受体异常可能影响多巴 胺的释放 研究多巴胺的合成和释放机制，可为帕金森病（老年人多发性神经系统疾病）的防治提供实验依据。最近研究发现在小鼠体内多巴胶的释放可受乙酰胆碱调控，该调控方式通过神经元之间的突触联系来实现。据图分折，下列叙述错误的是（ ） 19页第1题 19页第2题 20页第1题 20页第2题 20页第3题 20页第6题 30页第8题 30页第11题 （2022·山东·高考真题）药物甲、乙、丙均可治疗某种疾病，相关作用机制如图所示，突触前膜释放的递质为去甲肾上腺素（NE）。下列说法错误的是（ ） A．药物甲的作用导致突触间隙中的NE增多 B．药物乙抑制NE释放过程中的正反馈 C．药物丙抑制突触间隙中NE的回收 D．NE-β受体复合物可改变突触后膜的离子通透性 2022山东卷 第2章 神经调节 2.3.3 突触相关高考真题 神经细胞的离子跨膜运输除受膜内外离子浓度差影响外，还受膜内外电位差的影响。已知神经细胞膜外的Cl-浓度比膜内高。下列说法正确的是（ ） A．静息电位状态下，膜内外电位差一定阻止K+的外流 B．突触后膜的Cl-通道开放后，膜内外电位差一定增大 C．动作电位产生过程中，膜内外电位差始终促进Na+的内流 D．静息电位→动作电位→静息电位过程中，不会出现膜内外电位差为0的情况 2023山东卷 （2022·山东·高考真题）药物甲、乙、丙均可治疗某种疾病，相关作用机制如图所示，突触前膜释放的递质为去甲肾上腺素（NE）。下列说法错误的是（ ） A．药物甲的作用导致突触间隙中的NE增多 B．药物乙抑制NE释放过程中的正反馈 C．药物丙抑制突触间隙中NE的回收 D．NE-β受体复合物可改变突触后膜的离子通透性 2022山东卷 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 2020山东卷 药物W可激活脑内某种抑制性神经递质的受体，增强该神经递质的抑制作用，可用于治疗癫痫。下列有关叙述错误的是（ ） A．该神经递质可从突触前膜以胞吐方式释放出来 B．该神经递质与其受体结合后，可改变突触后膜对离子的通透性 C．药物W阻断了突触前膜对该神经递质的重吸收而增强抑制作用 D．药物W可用于治疗因脑内神经元过度兴奋而引起的疾病 2023海南卷 去甲肾上腺素（NE）是一种神经递质，发挥作用后会被突触前膜重摄取或被酶降解。临床上可用特定药物抑制NE的重摄取，以增加突触间隙的NE浓度来缓解抑郁症状。下列有关叙述正确的是（ ） A．NE与突触后膜上的受体结合可引发动作电位 B．NE在神经元之间以电信号形式传递信息 C．该药物通过与NE竞争突触后膜上的受体而发挥作用 D．NE能被突触前膜重摄取，表明兴奋在神经元之间可双向传递 2021海南卷 在肌神经细胞发育过程中，肌肉细胞需要释放一种蛋白质，其进入肌神经细胞后，促进其发育以及与肌肉细胞的联系；如果不能得到这种蛋白质，肌神经细胞会凋亡。下列说法错误的是（ ） A．这种蛋白质是一种神经递质 B．肌神经细胞可以与肌肉细胞形成突触 C．凋亡是细胞自主控制的一种程序性死亡 D．蛋白合成抑制剂可以促进肌神经细胞凋亡 2023天津卷 心肌细胞上广泛存在Na+-K+泵和Na+-Ca2+交换体（转入Na+的同时排出Ca2+），两者的工作模式如图所示。已知细胞质中钙离子浓度升高可引起心肌收缩。某种药物可以特异性阻断细胞膜上的Na+-K+泵。关于该药物对心肌细胞的作用，下列叙述正确的是（　　） A．心肌收缩力下降 B．细胞内液的钾离子浓度升高 C．动作电位期间钠离子的内流量减少 D．细胞膜上Na+-Ca2+交换体的活动加强 2023湖北卷 正常情况下，神经细胞内K+浓度约为150mmol·L-1，细胞外液约为4mmol·L-1。细胞膜内外K+浓度差与膜静息电位绝对值呈正相关。当细胞膜电位绝对值降低到一定值（阈值）时，神经细胞兴奋。离体培养条件下，改变神经细胞培养液的KCl浓度进行实验。下列叙述正确的是（ ） A．当K+浓度为4mmol·L-1时，K+外流增加，细胞难以兴奋 B．当K+浓度为150mmol·L-1时，K+外流增加，细胞容易兴奋 C．K+浓度增加到一定值（<150mmol·L-1），K+外流增加，导致细胞兴奋 D．K+浓度增加到一定值（<150mmol·L-1），K+外流减少，导致细胞兴奋 2021湖北卷 神经元的轴突末梢可与另一个神经元的树突或胞体构成突触。通过微电极测定细胞的膜电位，PSP1和PSP2分别表示突触a和突触b的后膜电位，如图所示。下列叙述正确的是（　　） A．突触a、b前膜释放的递质，分别使突触a后膜通透性增大、突触b后膜通透性降低 B．PSP1和PSP2由离子浓度改变形成，共同影响突触后神经元动作电位的产生 C．PSP1由K+外流或Cl-内流形成，PSP2由Na+或Ca2+内流形成 D．突触a、b前膜释放的递质增多，分别使PSP1幅值增大、PSP2幅值减小 2023浙江卷 如图是反射弧的模式图(a、b、c、d、e表示反射弧的组成部分，I、Ⅱ表示突触的组成部分)，有关说法正确的是（ ） A．正常机体内兴奋在反射弧中的传导只能是单向的 B．切断d刺激b，不会引起效应器收缩 C．兴奋在结构c和结构b的传导速度相同 D．Ⅱ处发生的信号变化是电信号→化学信号→电信号 2011江苏卷 下图表示当有神经冲动传到神经末梢时，神经递质从突触小泡内释放并作用于突触后膜的机制，下列叙述错误的是（ ） A．神经递质存在于突触小泡内可避免被细胞内其他酶系破坏 B．神经冲动引起神经递质释放，实现了电信号向化学信号的转变 C．神经递质与受体结合引起突触后膜上相应的离子通道开放 D．图中离子通道开放后， Na+和Cl-同时内流 2015江苏卷 A．TEA处理后，只有内向电流存在 B．外向电流由Na+通道所介导 C．TTX处理后，外向电流消失 D．内向电流结束后，神经纤维膜内Na+浓度高于膜外 2021湖南卷 研究人员利用电压钳技术改变枪乌贼神经纤维膜电位，记录离子进出细胞引发的膜电流变化，结果如图所示，图a为对照组，图b和图c分别为通道阻断剂TTX、TEA处理组。下列叙述正确的是（ ） 如图为两种细胞代谢过程的示意图。转运到神经元的乳酸过多会导致其损伤。下列叙述错误的是（ ） A．抑制MTC可降低神经元损伤 B．Rheb蛋白失活可降低神经元损伤 C．乳酸可作为神经元的能源物质 D．自由基累积可破坏细胞内的生物分子 2022重庆卷 研究多巴胺的合成和释放机制，可为帕金森病（老年人多发性神经系统疾病）的防治提供实验依据，最近研究发现在小鼠体内多巴胺的释放可受乙酰胆碱调控，该调控方式通过神经元之间的突触联系来实现（如图）。据图分析，下列叙述错误的是（ ） A．乙释放的多巴胺可使丙膜的电位发生改变 B．多巴胺可在甲与乙、乙与丙之间传递信息 C．从功能角度看，乙膜既是突触前膜也是突触后膜 D．乙膜上的乙酰胆碱受体异常可能影响多巴胺的释放 2022广东卷 短期记忆与脑内海马区神经元的环状联系有关，如图表示相关结构。信息在环路中循环运行，使神经元活动的时间延长。下列有关此过程的叙述正确的是（　　） A．兴奋在环路中的传递顺序是①→②→③→① B．M处的膜电位为外负内正时，膜外的Na+浓度高于膜内 C．N处突触前膜释放抑制性神经递质 D．神经递质与相应受体结合后，进入突触后膜内发挥作用 2021辽宁卷 $$