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选择性必修1

神经冲动的产生和传导 问题探讨 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。 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？ 经过了耳蜗（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（传出神经末梢和肌肉）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。 兴奋在神经纤维上的传导 兴奋在神经元之间的传递 兴奋在反射弧中是以什么形式传导的？它又是怎样传导的呢？ a b + + 刺激 - - 在神经系统中，兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的， 这种电信号也叫神经冲动（neural impulse）。 结论 神经冲动在神经纤维上是怎样产生和传导的？ 兴奋在神经纤维上以电信号传导 静息时神经元和肌肉细胞膜内、外某些离子的浓度 在未受到刺激时，神经纤维处于静息状态 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 神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内的K+浓度高。 神经细胞Na+、K+分布特点： 兴奋在神经纤维上以电信号传导——静息状态 ①神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内的K+浓度高。 ②静息状态下，细胞膜上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+ 静息时，细胞膜上 K +通道开放，K +外流， 膜电位表现为外正内负， 称为静息电位。 兴奋在神经纤维上以电信号传导——兴奋状态 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，细胞膜上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+ 受到刺激时，细胞膜上 Na +通道开放，Na + 内流， 膜电位表现为外负内正， 称为动作电位。 兴奋在神经纤维上双向传导——离体状态 + + + + + + + + + + - - - - + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - -+ + + + - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + - - - - + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - -+ + + + - - - - - - - - - - - - - - 兴奋部位 未兴奋部位 未兴奋部位 刺激 兴奋（神经冲动）的传导方向？ 与膜外局部电流方向相反 与膜内局部电流方向一致 注意：在生物体内，通常兴奋来自感受器，因此，兴奋在生物体内的反射弧上的传导是单向传导。 兴奋在神经纤维上双向传导——离体状态 + + + + + + + + + + - - - - + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - -+ + + + - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + - - - - + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - -+ + + + - - - - - - - - - - - - - - 兴奋部位与未兴奋部位之间由于电位差发生电荷移动形成局部电流。如此依次进行下去，兴奋不断地向前传导，后方恢复静息电位。 兴奋部位 未兴奋部位 未兴奋部位 刺激 神经冲动传导方向： 与膜外局部电流方向相反 与膜内局部电流方向一致 注意：在生物体内，通常兴奋来自感受器，因此，兴奋在生物体内的反射弧上的传导是单向传导。 小结 - + - - + + + + + + + + + + - - - - - - - - - + - - + + + + + + + + + + - - - - - - - - Na+ + + + + + - - - + + + - - - - + + + - - - - + + + + + - - - + + + - - - - + + + - - - - Na+ + - + + + + + + - - + - - - - - - - + + + - + - + + + + + + - - + - - - - - - - + + + - Na+ 静息状态 未兴奋部位 兴奋状态 兴奋部位 刺激 K+外流 Na+内流 静息电位 (外正内负) 动作电位 (外负内正) 局部电流 未兴奋部位 刺激 Na+内流 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）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 在神经系统中，兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的， 这种电信号也叫神经冲动（neural impulse）。 结论 共发生了两次方向相反的偏转 电流计的偏转次数的判断 1.静息电位和动作电位的电流计偏转次数的判断 静息电位 灵敏电流计的两极都与神经纤维膜外侧连接（如图2），指针不发生偏转 灵敏电流计一极与神经纤维膜外侧连接，另一极与膜内侧连接（如图1），指针发生一次偏转 电流计的偏转次数的判断 刺激 a b + + ① ② ③ a b - + a b + - a b + + ④ 灵敏电流计两极都连接在神经纤维膜外侧， 可观察到指针发生两次方向相反的偏转。过程如图所示， 其中“ ” 为动作电位 动作电位 电流计的偏转次数的判断 2.同一神经元及神经元之间的电流计偏转次数的判断 刺激1 a b c d bc=cd 刺激2 刺激1：刺激a点，b点先兴奋, d点后兴奋，电流计发生两次方向相反的偏转 刺激2：刺激c点，由于bc=cd，b点和d点同时兴奋，电流计不发生偏转 电流计的偏转次数的判断 膜电位的测量方法 - + - + 膜电位曲线解读 刺激 ①a点之前 ——静息电位 主要表现为K+外流, 使膜电位表现为外正内负。 ②ac段 ——动作电位的形成 Na+大量内流,导致膜电位迅速逆转,表现为外负内正。 ③ce段 ——静息电位的恢复 K+大量外流,膜电位恢复为静息电位后,K+通道关闭。 膜电位曲线解读 刺激 ④ef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,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。 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) 补充拓展 ①K+在整个过程中都是由高浓度到低浓度运输,K+外流需要通道蛋白的 协助,属于被动运输(协助扩散); ②Na+在动作电位产生时内流,Na+的内流需要通道蛋白,同时从高浓度到 低浓度运输,故属于被动运输(协助扩散); ③一次兴奋完成后,钠钾泵将流入的Na+泵出膜外,将流出的K+泵入膜内, 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,属于主动运输,需消耗能量。 膜电位的影响因素 溶液中离子浓度变化 静息电位变化 动作电位变化 适当降低溶液中 Na+浓度 适当增加溶液中 Na+浓度 适当降低溶液中 K+浓度 适当增加溶液中 K+浓度 不变 峰值下降 不变 峰值上升 上升 不变 不变 下降 兴奋在神经元之间的传递 当兴奋传导到一个神经元的末端时,它是如何传递到另一个神经元的呢? 兴奋在神经元之间的传递——突触的常见类型 轴突——树突 轴突——胞体 ①兴奋到达突触前膜所在的 ，引起 向 移动并释放 ； 轴突末梢 突触小泡 突触前膜 神经递质 ②神经递质通过____________到 附近； 突触间隙扩散 突触后膜的受体 ③神经递质与 结合，形成 ； 突触后膜的受体 ④突触后膜上的 发生变化，引发 ； 离子通道 电位变化 递质-受体复合物 兴奋在神经元之间的传递 兴奋在神经元之间的传递——神经递质 突触小泡 神经递质 神经递质与受体结合后，神经递质会与受体开， 并迅速被降解或回收进细胞，以免持续发挥作用。 (1)种类 兴奋性递质 抑制性递质 (2)释放方式: 胞吐 需要消耗能量，体现了生物膜的流动性 (3)作用: 引起下一个神经元兴奋或抑制 (4)去向: 小分子 大分子 ①兴奋到达突触前膜所在的 ，引起 向 移动并释放 ； 轴突末梢 突触小泡 突触前膜 神经递质 ②神经递质通过____________到 附近； 突触间隙扩散 突触后膜的受体 ③神经递质与 结合，形成 ； 突触后膜的受体 ④突触后膜上的 发生变化，引发 ； 离子通道 电位变化 ⑤神经递质被_____或_____ 降解 回收 递质-受体复合物 兴奋在神经元之间的传递 兴奋在神经元之间的传递特点 a.单向传递 神经递质只存在于突触小泡中，只能由突触前膜释放，然后作用于突触后膜上。 b.传递速度比在神经纤维上慢 突触处的兴奋传递需要通过信号的转换。 轴突 突触小泡 突触前膜 突触间隙 突触后膜 电信号 化学信号 电信号 神经元与肌肉细胞或某些腺体之间也是通过突触联系的，神经元释放的神经递质可以作用于这些肌肉细胞或腺细胞，引起肌肉的收缩或腺体的分泌。 (一)某些化学物质对神经系统的影响 某些化学物质能够对神经系统产生影响，其作用位点往往是______； 突触 滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 ①影响神经递质的释放 ②影响神经递质与受体的结合 ③影响神经递质的清除 影响神经递质释放 血浆Ca2+浓度变化及突触小体对Ca2+的通透性变化会影响神经递质的释放。 肉毒杆菌毒素特异性的与Ca2+通道结合，阻止Ca2+内流，影响突触前膜释放神经递质，使后膜不能产生兴奋，面部表情肌不能收缩形成皱纹,因此，肉毒杆菌毒素被用于美容除皱。 当兴奋传导突触小体时，引起Ca2+通道开放，Ca2+内流，Ca2+会促进突触小泡向突触前膜移动，促进神经递质的释放。 Ca2+ Ca2+ 影响神经递质与受体的结合 如筒箭毒、α-银环蛇毒等可阻断突触后膜上的乙酰胆碱受体，从而使肌肉松弛。 如重症肌无力 重症肌无力病人的神经与肌肉接头 (结构类似于突触)处的乙酰胆碱受体被当作抗原而受到攻击，使该受体失去功能。 影响神经递质的清除 有机磷农药等可抑制乙酰胆碱酯酶的活性，阻碍乙酰胆碱的水解，使其持续发挥作用，从而引起肌肉僵直。 滥用兴奋剂、吸食毒品的危害——兴奋剂与毒品 1.兴奋剂 (1)概念: (2)作用: 原指能 的一类药物，如今是 的统称。 提高中枢神经系统机能活动 运动禁用药物 兴奋剂具有增强_____________、提高__________等作用。 人的兴奋程度 运动速度 为了保证公平、公正，运动比赛禁止使用兴奋剂。 2.毒品 (1)概念: (2)注意: 指 、 、 、 、 、 以及国家规定管制的其他能够使人 的 药品和 药品。 鸦片 海洛因 甲基苯丙胺(冰毒) 吗啡 大麻 可卡因 形成瘾癖 麻醉 精神 有些兴奋剂就是毒品，它们会对人体健康带来极大的危害。 滥用兴奋剂、吸食毒品的危害——可卡因 可卡因既是一种 也是一种 ；它会影响大脑中与 有关的神经元，这些神经元利用神经递质 来传递愉悦感。 兴奋剂 毒品 愉快传递 多巴胺 ①在正常情况下，多巴胺发挥完作用后会被 上的_______从突触间隙 ； ②吸食可卡因后，可卡因会使_______ 失去___________的功能，于是多巴胺就_____________________ __ ③这样，导致突触后膜上_____________________ ④当可卡因药效失去后，由于__________ ___，机体正常的神经活动受到影响，服药者就必须服用可卡因来__ __这些神经元的活动，于是形成恶性循环，毒瘾难戒。 突触前膜 转运蛋白 回收 转运蛋白 回收多巴胺 留在突触间隙持续发挥作用 多巴胺受体减少 多巴胺受体减少 维持 可卡因成瘾机制 可卡因的其他危害 此外，可卡因能干扰__________的作用，导致_________异常，还会抑制__________的功能； 吸食可卡因者可产生__________，长期吸食易产生_______与_______，最典型的是有___________，奇痒难忍，造成严重的抓伤甚至断肢自残、情绪不稳定，容易引发暴力或攻击行为； 长期大剂量使用可卡因后突然停药，可出现_______、_______、失望、疲惫、失眠、厌食等症状； 交感神经 心脏功能 免疫系统 心理依赖性 触幻觉 嗅幻觉 虫行蚁走感 抑郁 焦虑 课堂小结 思维训练——区别假说与预期 有研究者提出一个问题：“当神经系统控制心脏活动时，在神经元与心肌细胞之间传递的信号是化学信号还是电信号呢？”为了回答这一问题，科学家进行了如下实验。取两个蛙的心脏(A和B,保持活性）置于成相同的营养液中，A有某副交感神经支配，B没有该神经支配；刺激该神经，A心脏的跳动减慢；从A心脏的营养液中取一些液体注入B心脏的营养液中（如右图）B心脏跳动也减慢。 由此，科学家得出结论: 该神经释放一种化学物质， 这种物质可以使心跳变慢。 A B 思维训练——区别假说与预期 假说: 支配心脏的副交感神经可能是释放了某种化学物质， 该物质可以使心脏减慢。 （你认为．．．．．．） 实验预期: 从A心脏的营养液中注入B心脏的营养液中， B心脏的跳动也会减慢。 （可能的实验结果） $$