2.3 神经冲动的产生和传导课件-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修1

第3节 神经冲动的产生和传导 SW生老师 SW生老师 短跑赛场上，发令枪一响，运动员会像离弦的箭一样冲出，现在世界短跑比赛规则规定，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，信号的传导经过了那些结构？ 感受器（耳）、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（传出神经末梢和它所支配的肌肉） 短跑赛场 SW生老师 短跑赛场上，发令枪一响，运动员会像离弦的箭一样冲出，现在世界短跑比赛规则规定，在枪响后0.1s内起跑被视为抢跑。 讨论： 2.短跑比赛规则中关于“抢跑”规定的科学依据是什么？ 短跑赛场 人类从听到声音到做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。 SW生老师 一、兴奋在神经纤维上的传导 坐骨神经 腓肠肌 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”。 意大利医生 生理学家 伽尔瓦尼 SW生老师 a b + + 刺激 - - 实验过程 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 。 没有 相等 靠近 恢复正电位 负 负 恢复为正电位 共发生了两次方向相反的偏转 SW生老师 兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维来传导的，这种电信号也被称之为神经冲动。 结论： 思考：神经冲动在神经纤维上是怎样产生和传导的？ 神经表面电位差的实验示意图 SW生老师 1.神经冲动的产生 静息电位产生机制 神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内K+浓度高。 静息时，膜对K+的通透性大，即K +通道蛋白开放，造成K+外流，使膜外的阳离子浓度高于膜内，细胞膜两侧的电位表现为内负外正，称为静息电位。 Na+ 膜外 膜内 膜外 + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ K+ SW生老师 静息电位产生机制 动画演示 K+ Na+ K通道 Na通道 膜外 膜内 内负外正 K+外流 SW生老师 动作电位产生机制 Na+ 膜外 膜内 膜外 + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ K+ K+ Na+ 在受到刺激时，细胞膜对Na+的通透性增加，造成Na+内流，这个部位的膜两侧出现暂时性的电位变化，出现内正外负的现象，叫动作电位。 SW生老师 K+ Na+ K通道 Na通道 膜外 膜内 动画演示 内正外负 Na+内流 SW生老师 2.神经冲动的传导 思考：兴奋部位的电位表现为内正外负，邻近的未兴奋部位仍然是内负外正，在兴奋部位和未兴奋部位之间会发生什么现象呢？ 局部电流的形成 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。 Na＋ Na＋ - - - - ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ++++ ++++ - - - - - - - - ++++ ++++ - - - - - - - - Na＋ Na＋ ++++ ++++ - - - - - - - - Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ 思考：兴奋传导过程膜内外电流方向一致吗、与兴奋传导方向有什么关系呢？ SW生老师 局部电流与兴奋传导 - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 兴奋部位 未兴奋部位 未兴奋部位 刺激 SW生老师 膜外从未兴奋部位传导到兴奋部位，与兴奋传导方向相反。 膜内从兴奋部位传导到未兴奋部位，与兴奋传导方向相同。 在神经纤维上双向传导 电信号（局部电流、神经冲动） 从兴奋部位传导到未兴奋部位。 兴奋传导形式： 兴奋传导方向： 兴奋传导特点： 局部电流方向： 思考：以上是用蛙的坐骨神经实验，那么兴奋在生物体内反射弧上的传导是也双向传导的吗？ SW生老师 兴奋在神经纤维上的传导方向解析 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。 在离体的神经纤维上：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。 在反射弧上：单向传导 SW生老师 思考：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。这个问题如何解决呢？ 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） SW生老师 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。 SW生老师 二、兴奋在神经元之间的传递 在完成一个反射的过程中，兴奋要经过多个神经元。一般情况下，相邻的两个神经元并不是直接接触的。 伸肌 屈肌 肌梭 神经纤维 电信号 神经元之间 思考：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？ SW生老师 1.传递的结构基础——突触 突触： 神经元的轴突末梢经多次分支，每个小枝末端都膨大成杯状或球状小体。 突触小体与其他神经元细胞体或树突等接近，共同形成突触。 突触小体： SW生老师 突触结构： 突触前膜 （轴突膜） 突触间隙 （组织液） 突触后膜 突触 突触小泡 线粒体 受体 神经递质 在突触小体内靠近突触前膜处含有大量的小泡，称为突触小泡，其内含有神经递质。 SW生老师 突触类型： A：轴突(突触前膜)——胞体(突触后膜) B：轴突(突触前膜)——树突(突触后膜) C：轴突——轴突 D：树突——树突 E：神经元与肌肉细胞或某些腺体细胞之间也是通过突触联系的 常见 SW生老师 3.传递的过程 突触前膜信号转换：电信号→化学信号 ①兴奋到达突触前膜所在的神经元的轴突末梢，引起突触小泡向突触前膜移动并释放神经递质（化学物质）。 神经递质释放的运输方式是______，_____消耗能量，________转运蛋白，体现了细胞膜___________________； 突触小泡的形成与__________(细胞器)有关，胞吐过程中需要的能量主要来自_______(细胞器) 胞吐 需要 不需要 具有一定的流动性 高尔基体 线粒体 SW生老师 突触间隙信号转换：化学信号→化学信号 ②神经递质通过突触间隙扩散到突触后膜的受体附近。 神经递质通过突触间隙的运到突触后膜的方式为________，_________消耗能量,其快慢与__________________和_______等有关。 扩散 不需要 神经递质的浓度 温度 SW生老师 突触后膜信号转换：化学信号→电信号 ③神经递质与突触后膜上的受体结合。 神经递质与受体的结合具有_______性；受体的化学本质是_________________；神经递质与受体结合，体现了细胞膜的功能:_________________________ 特异 蛋白质(糖蛋白) 进行细胞间的信息交流 ④突触后膜上的离子通道发生变化，引发电位变化。 ⑤神经递质被降解或回收。 SW生老师 4.传递特点 神经元之间兴奋的传递只能是单方向——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。 突触处兴奋的传递速度比在神经纤维上传导要慢 突触处的兴奋传递需要通过化学信号的转换。 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 SW生老师 5.神经递质 神经递质本质：化学物质（主要是小分子物质） 主要有乙酰胆碱、氨基酸（如谷氨酸、甘氨酸）、5-羟色氨、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素等。 兴奋性递质 抑制性递质 Na+通道打开，Na+内流，后膜产生动作电位，后神经元兴奋 Cl-通道打开，Cl-内流后，强化外正内负的静息电位，使后膜难以兴奋，表现为抑制作用 种类 SW生老师 神经递质去向 神经递质会与受体分开，并迅速被降解或回收进细胞。 神经递质被降解或回收的意义 避免持续起作用，为下一次兴奋做准备。 SW生老师 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 1.作用机理： 能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。 兴奋剂和毒品等也大多是通过突触起作用的。 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。 SW生老师 2.兴奋剂： 原是指能提高中枢神经系统机能活动的一类药物，如今是运动禁用药物的统称。 3.毒品 《中华人民共和国刑法》第357条规定：毒品是指鸦片、海洛因、冰毒、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其它能够使人形成隐僻的麻醉药品和精神药品。 具有增强人的兴奋程度、提高运动速度等作用。 SW生老师 分析滥用兴奋剂和吸食毒品的危害 可卡因既是一种兴奋剂，也是一种毒品，它会影响大脑中与愉悦传递有关的神经元，这些神经元利用神经递质——多巴胺来传递愉悦感。在正常情况下，多巴胺发挥作用后会被突触前膜上的转运蛋白从突触间隙回收。吸食可卡因后，可卡因会使转运蛋白失去回收多巴胺的功能，于是多巴胺就留在突触间隙持续发挥作用，导致突触后膜上的多巴胺受体减少。当可卡因药效失去后，由于多巴胺受体已减少，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维持这些神经元的活动，于是形成恶性循环，毒瘾难戒。另外，可卡因能干扰交感神经的作用，导致心脏功能异常，还会抑制免疫系统的功能。吸食可卡因者可产生心理依赖性，长期吸食易产生触幻觉与嗅幻觉，最典型的是有皮下虫行蚁走感，奇痒难忍，造成严重抓伤甚至断肢自残、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，可出现抑郁、焦虑、失望、疲惫、失眠、厌食等症状。 SW生老师 讨论 1.服用可卡因为什么会使人上瘾？ 在正常情况下，多巴胺发挥完作用后会被突触前膜上的转运蛋白从突触间隙回收； 吸食可卡因后，可卡因会使转运蛋白失去回收多巴胺的功能，于是多巴胺就就留在突触间隙持续发挥作用，对突触后膜过多刺激。 导致突触后膜上多巴胺受体减少； 当可卡因药效失去后，由于多巴胺受体减少，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维持这些神经元的活动，于是形成恶性循环，毒瘾难戒。 SW生老师 讨论 2.你还知道哪些毒品？如果有人劝你吸食毒品，你会怎样的方式拒绝服用可卡因为什么会使人上瘾？ 冰毒 可卡因 吗啡 摇头丸 海洛因 罂粟 如果有人劝吸食毒品，拒绝的方式可以是说明毒品对身心健康以及社会的危害，并指出吸食毒品是违法行为。 SW生老师 讨论 3.你听说过吸毒导致家破人亡的事例吗？你认为吸毒会对个人、家庭和社会造成哪些危害？ 毒品对个人身心的毒害：成瘾者身体因慢性中毒，会产生各种不适感、免疫力下降，还会出现各类疾病，甚至精神错乱，中毒死亡。 对家庭的危害：成瘾性使吸毒人员戒毒困难，长期吸毒极大的增加家庭开支；长期吸毒会造成慢性中毒，体力衰弱，劳动力下降甚至完全丧失，从而影响家庭收入。 对社会的影响：吸毒人员的自我评价下降，在社会经济生活方面的角色功能降低，从而影响社会财富的创造和积累，给社会带来了经济损失。由于吸毒者对毒品的依赖性，为了寻找毒品，吸毒人员常会丧失理智和思维能力，可能会导致各种异常行为尤其是违法犯罪行为的发生。 SW生老师 推断假说与预期 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。 讨论：在进行这个实验时，科学家基于的假说是什么？实验预期是什么？ SW生老师 实验预期： 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。 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。 讨论：在进行这个实验时，科学家基于的假说是什么？实验预期是什么？ A B SW生老师 拓展：兴奋在神经纤维上传导的探究 方法设计： 结果分析： A有反应 若②处电位改变→双向传导 若②处电位未变→单向传导 刺激图①处，观察A的反应，同时测②处电位有无变化 SW生老师 方法设计： 结果分析： 先电刺激图①处，测③处电位变化； 再电刺激图③处，测①处电位变化。 ①③均有电位变化→双向传递； 只有①有电位变化→单向传递（传递方向③→①） 只有③有电位变化→单向传递（传递方向①→③） SW生老师 方法 图解 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的外侧 拓展：电流计测量膜电位方法 SW生老师 在神经纤维上： 1.刺激a点，电流计指针如何偏转？ 2.刺激c点（bc=cd），电流计指针如何偏转？ 3.刺激bc之间的一点，电流计指针如何偏转？ 发生两次方向相反的偏转 不偏转（因为b点和d点同时兴奋） 发生两次方向相反的偏转 4.刺激cd之间的一点，电流计指针如何偏转？ 发生两次方向相反的偏转（因为d点先兴奋，b点后兴奋， 即先向右后向左偏转)。 拓展：电流计指针偏转问题 SW生老师 兴奋在神经元之间传递： 1.刺激a点左侧，电流计指针如何偏转？ 2.刺激b点（ab=bd），电流计指针如何偏转？ 3.刺激ab之间的点，电流计指针如何偏转？ 发生两次方向相反的偏转 （因为a点先兴奋，d点后兴奋) 发生两次方向相反的偏转（因为a点先兴奋，d点后兴奋） 发生两次方向相反的偏转（因为a点先兴奋，d点后兴奋) 4.刺激c点，电流计指针如何偏转？ 发生一次偏转（因为a点不兴奋，d点兴奋) SW生老师 兴奋在神经元之间传递： 5.刺激d点右侧，电流计指针如何偏转？ 6.上述④⑤现象发生的原因 发生一次偏转（因为a点不兴奋，d点兴奋) 神经元之间兴奋的传递只能是单方向，因为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 SW生老师 拓展：膜电位变化曲线图分析 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。 SW生老师 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） SW生老师 刺激 注意： 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，细胞膜内K+始终比膜外多，Na+始终比膜外少。 SW生老师 细胞外液Na+、K+浓度对电位峰值的影响 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 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。 SW生老师 课堂总结 SW生老师 课后练习 1. 有些地方的人们有食用草鸟炖肉的习惯，但草乌中含有鸟头碱，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.阻退钠离子通道开放的药物可以缓解乌头碱中毒症状 2.乙酰胆碱酯酶可以水解乙酰胆碱，有机磷农药能使乙酰胆碱酯酶失活，则该农药可以（ ） A.使乙酰胆碱持续发挥作用 B.阻止乙酰胆碱与其受体结合 C.阻止乙酰胆碱从突触前膜释放 D.使乙酰胆碱失去与受体结合的能力 C A SW生老师 $$