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

该高中生物学课件聚焦“兴奋在神经纤维上的传导”，通过冬奥会短跑“问题探讨”导入，联系反射弧结构引出兴奋传导形式，搭建从反射到神经冲动产生与传导的学习支架，系统呈现静息电位、动作电位形成及传导机制。 其亮点在于融合生物科学史（伽尔瓦尼实验、枪乌贼研究）与实验分析（离子运输与膜电位），体现科学思维（证据与逻辑）和生命观念（结构与功能观）。通过膜电位曲线解读、电流计偏转例题等培养建模能力，学生深化理解，教师教学更高效。

一、概念检测 1.反射弧是反射的结构基础。判断下列相关表述是否正确。 （1）反射弧是由神经元组成的。（ ） （2）所有生物都可以对刺激作出反应，因此都具有反射活动。（ ） （3）只要反射弧结构完整，给予适当刺激，即可出现反射活动。（ ） 2.如果支配左腿的传入神经及神经中枢完整，而传出神经受损，那么该 左腿（ ） A.能运动，针刺有感觉 B.能运动，针刺无感觉 C.不能运动，针刺有感觉 D.不能运动，针刺无感觉 × × × C 课后小练 1 3. 反射有非条件反射和条件反射之分，下列有关它们的叙述，错误的是（ ） A.两者都有助于动物适应环境 B.条件反射是建立在非条件反射基础上的 C.条件反射是可以消退的， 非条件反射一般是永久的 D.条件反射和非条件反射的形成都需要大脑皮层的参与 D 课后小练 2 课后小练 二、拓展应用 4.科研人员用去除脑但保留脊髓的蛙(称为脊蛙)为材料进行反射活动实验。请回答与此有关的问题。 (1)轻轻刺激脊蛙左后肢的趾部，可观察到该后肢出现屈腿反射。该反射的反射弧组成是__________________________________________. (2)用针破坏脊髓后，刺激脊蛙左后肢的趾部，该后肢_______发生屈腿反射；如果刺激的是传出神经，该后肢_______发生屈腿反射(填“能”或“不能”)。 (3)从该实验你可以得出的结论是______________________________。 (4)从以上实验结果______得出“蛙后肢的屈腿反射不受大脑控制”的结论(填“能”或“不能”)。 感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器 不能 不能 反射需要经过完整的反射弧,缺少神经中枢,反射无法完成. 不能 例2.“望梅止渴”“听梅止渴”“吃梅止渴”相关的反射活动见下图，下列相关叙述中错误的是（ ） A．“吃梅止渴”引起唾液腺分泌唾液的反 射活动，其低级神经中枢在延髓 B．从“望梅止渴”的反射过程中能看出神 经调节具有分级调节特点 C．在“听梅止渴”的反射过程中，大脑皮 层言语区中的H区起着重要的作用 D．“吃梅止渴”和“听梅止渴”引起的反 射，其效应器不同 D 效应器均为传出神经末梢及其支配的唾液腺 【及时反馈】 下 第3节 神经冲动的产生和传导 课时1 兴奋在神经纤维上的传导 第2章 神经调节 5 冬奥会速度滑冰男子500米决赛 世界短跑比赛规则规定，在枪响后0.1s内起跑被视为抢跑。 问题探讨 1. 运动员从听到发令枪响到做出起跑反应，信号的传导经过了哪些结构？ 2. 短跑比赛中如何判定运动员抢跑？ 神经中枢 效应器 感受器 传入神经 传出神经 人类从听到声音到作出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。 外周神经系统 中枢神经系统 问题探讨 通过之前课程的学习，我们已经知道：神经调节的基本方式是反射；发射的结构基础是反射弧。 反射的短跑赛场上，发令枪一响，运动员们会像离弦的箭一样冲出起跑线。运动员从听到发令枪响到做出起跑反应。 我们知道这是一种条件反射。感受器是分布在耳朵的听神经末梢，通过听神经将信号传入神经中枢大脑，在大脑做出反应后，指令经过传出神经传导至腿部肌肉，也就是效应器，完成起跑这一反应。 在这一过程中，兴奋在感受器如何产生，又是如何在神经中传导的呢？ 短跑比赛规则规定，发令枪响后0.1s内起跑为抢跑，这一规定的生物学依据又是什么？ 这些是我们这一节需要重点讨论的内容。 7 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？ 问题探讨 传递的是一种什么信号？电？声、光？ 8 坐骨神经 腓肠肌 (意大利)伽尔瓦尼 【资料1】1786年，意大利医生、生理学家伽尔瓦尼在实验室解剖青蛙，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。 生物科学史—生物电的发现 伽尔瓦尼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“生物电”。 思考：如果是电信号，应该如何测量？ 刺激神经，腿部很快就作出反应，也就是兴奋的传递速度是很快的，那是什么形式的信号传递速度这么快呢？ 9 【资料2】1820年，灵敏电流计应用于生物电研究。在蛙神经外侧连接两个电极。随后，刺激蛙神经一侧，并在刺激的同时记录电流表的电流大小和方向。电流计共发生了两次方向相反的偏转。 生物科学史—生物电的发现 实验证明：在神经系统中，兴奋是以_________的形式沿着神经纤维传导的。 这种电信号也叫做_____________。 电信号 神经冲动 蛙坐骨神经表面电位差实验（视频） 【资料2】1820年电流表应用于生物电研究。在蛙神经外侧连接两个电极。随后，刺激蛙神经一侧，并在刺激的同时记录电流表的电流大小和方向。 脑电波、心电图 10 兴奋的实质是电流，电流是如何产生的？ 思考：蛙的神经由许多神经纤维构成，如何研究单个神经纤维上的神经冲动？ 600μm 枪乌贼巨轴突 枪乌贼的巨大神经纤维直径可达1mm，是研究生物电的理想材料。 生物科学史—生物电的发现 物理上讲电流是电荷的定向移动产生的，电荷为什么会定向移动?自来水里有很多带电的离子，为什么不会发生定向移动？电流的产生需要有电位差（电势差）。因此要研究电压发生了什么变化 11 将电位计的一个电极刺入细胞膜内，而另一个电极留在细胞膜外。瞬间记录仪上出现了一个电位跃变。说明：神经细胞未受到刺激时，细胞膜内外存在 ，且 _______比_______低 70 mV。 当微电极都插在细胞膜外时，电位计无示数，随意调整电极位于膜外的位置，电位计均无示数，说明：____________________________ 神经细胞外各处的电位相等。 电位差 膜内 膜外 当膜未受刺激时： 膜未受刺激时，膜内电位低，膜外电位高，细胞膜两侧的电位表现为内负外正，称为静息电位。 理论上细胞内液和外液都是电中性的，为什么膜内外却存在电位差呢？ 静息电位的形成 ＋ － 当微电极都插在细胞膜外时，神经细胞外各处的电位相等，当左边的电极插入细胞膜内，右边电极位置不变，示数为—70mV，说明左边的电位比右边的低，即膜内电位比膜外低70 电位差=电势差，存在电流 12 生物体内什么物质带电？举例说明。 静息电位的形成 如何解释膜未受刺激时，膜内外就存在电位差（静息电位）？ 假设1：静息电位是K+外流导致的。 假设2：静息电位是Cl-内流导致的。 细胞外液中主要的阳离子和阴离子是 ； 细胞内液中主要的阳离子是 ， 带负电的主要是 。 膜内外离子分布不均衡是 运输所致。 理想神经元分析： 细胞外液 单位：mmol/L 3 K+ 117 Na+ 120 Cl- 0 A- 细胞内液 90 K+ 30 Na+ 4 Cl- 116 A- — — — — — + + + + + Na+和Cl- K+ 蛋白质（A-） 主动 内负外正是如何形成的？ 科学家测定了神经细胞膜内外的各种离子浓度，发现： 水是电中性的，分子是不带电的。分子溶于水发生解离（如HCl→H+＋Cl−），解离时产生的正电荷和负电荷一样多，因此，溶液也是电中性的。 对于细胞外而言整体呈电中性，对于细胞内而言，也呈电中性。 钾离子流出去的动力是什么？膜内外浓度差。浓度差越大，流出去就越多，浓度差越小，流出去越少 为什么细胞外的蛋白质含量几乎为0？ 13 【资料3】 科学家通过实验发现：改变细胞外液K＋浓度，静息电位会发生显著变化。例如增大膜外K＋浓度，静息电位会由-70mV变为-60mV。 改变Cl-浓度，未受刺激时膜电位基本没有变化。 据以上资料可知：静息电位形成的原因是 向膜 (填“内”或“外”)跨膜转运，跨膜运输的方式是 。 K＋ 外 协助扩散 静息电位的形成 K+顺浓度梯度向膜外扩散（K+外流） 膜电位变现为：内负外正 ①神经细胞膜内K+浓度比膜外高。 ②静息状态下，细胞膜上K+通道蛋白打开。 静息电位形成的原因： K+从细胞内顺浓度扩散出去积聚在膜外表面，同时等量的阴离子贴附在膜内表面（相当于从细胞内液移除等量的阳离子和阴离子，细胞内液和细胞外液仍是电中性的），膜内外因此产生电位（电势差）。K+外流产生的膜电位会抑制K+外流。膜电位足够大时，K+净外流为零，即达到平衡。某离子的平衡电位由该离子扩散产生，反过来又会阻止该离子的扩散。计算表明未受刺激时的膜电位与K+和Cl-的平衡电位相近。 14 动作电位的形成 枪乌贼巨轴突 枪乌贼巨轴突 刺激 静息电位 ：神经纤维未受刺激时的状态 动作电位 ：神经纤维受刺激时的状态 想要了解兴奋时的膜内外电位变化，怎么做？ 15 ① ② 动作电位的形成 ①为 电位， 电位表现为 。 原因是 。 K+外流 静息 内负外正 1、②对应的时间里，膜内外的电位发生了什么变化？ 膜内电位逐渐 ， 膜外电位逐渐 。 d点的电位表现为 。 升高 降低 2、如何解释刺激神经细胞膜时，膜内电位逐渐升高，膜外电位逐渐降低（动作电位）？ 内正外负 假设：动作电位是Na+内流导致的。 K+外流 16 动作电位的形成 【资料4】科学家用不含Na＋的等渗透压的右旋糖代替海水，在两分钟之内，动作电位消失，而加含Na＋的海水后，在一分半钟左右恢复了原有的动作电位。 据以上资料可知：动作电位形成的原因是 向膜 (填“内”或“外”)跨膜转运，跨膜运输的方式是 。 Na＋ 内 协助扩散 Na+顺浓度梯度向膜内扩散（Na+内流） 膜电位变现为：内正外负 ①神经细胞膜外Na+浓度比膜内高。 ②受到刺激时，细胞膜上Na+通道蛋白打开。 动作电位形成的原因： 17 ① ② ③ 静息电位的恢复 ④ 1、③对应的时间里，膜电位发生了什么变化？可能是什么原因引起的？ 逐渐恢复为 ， 原因是 。 静息电位 K+外流（协助扩散） 2、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。如何恢复最开始的的膜内K+浓度高，膜外Na+浓度高的状态？ K+外流 Na+内流 钠钾泵：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。维持细胞内K+浓度高，细胞外Na+浓度高。 K+外流 钠钾泵 （主动运输） 神经细胞每兴奋一次，K外流，Na内流，浓度差会降低，因此兴奋一次后，一段时间内再刺激，膜电位不会发生变化，那如何恢复最开始的的膜内K浓度高，膜外Na浓度高的状态？有种蛋白质，可以将K运进细胞，Na运出细胞——钠钾泵 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。 18 局部电流的形成 兴奋部位的电位表现为内正外负，而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由于_______的存在而发生__________，这样就形成了_________。 电位差 电荷移动 局部电流 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？ Na＋ Na＋ - - - - ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + - - - - - - - - + + + + + + ++ - - - - - - - - Na＋ Na＋ + + + + + + + + - - - - - - - - Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ 19 - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 兴奋部位 未兴奋部位 未兴奋部位 刺激 局部电流的形成 局部电流方向： ①膜外: 部位→ 部位，与兴奋传导方向 。 ②膜内: 部位→ 部位，与兴奋传导方向 。 未兴奋 兴奋 兴奋 未兴奋 相反 相同 20 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 21 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。 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。 22 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。 ② ac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) 膜电位变化曲线解读 —— 一次兴奋完成后 G点：此时为零电位，内外无电位差； C点： 动作电位峰值，峰值大小（以及bd段斜率）与膜内外Na+浓度有关 G 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？ 23 注意： 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。 24 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。 25 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。 26 例1.如图是某神经纤维动作电位的模式图，下列叙述错误的是 A.a点时膜两侧的电位表现为外正内负 B.ac段Na＋大量内流，需要转运蛋白的协助 C.改变细胞外液中的Na＋浓度可使c点数值发生 　变化 D.ce段Na＋通道多处于开放状态，Na＋大量外流 D ce段为静息电位的恢复，此阶段K＋通道多处于开放状态，K＋大量外流，Na＋通道多处于关闭状态，D错误。 例2.下列关于兴奋的叙述，错误的是(　　) A.兴奋以电信号的形式沿着神经纤维传导 B.静息时，细胞膜仅对K＋有通透性，K＋外流 C.兴奋时，细胞膜对Na＋的通透性增大，Na＋内流 D.膜内外K＋、Na＋分布不均匀是兴奋传导的基础 B 解析　静息时，细胞膜主要对K＋有通透性，造成K＋外流，这是产生静息电位的主要原因。此时细胞膜对其他离子也有通透性，只是通透性较小。 例3.下图是兴奋在神经纤维上的传导,下列叙述错误的是（ ） A.甲区域主要发生的是K+外流 B.甲区与丙区可能是刚恢复为静息电位状态 C.乙区与丁区之间膜内局部电流的方向是从丁到乙 D.图中神经冲动的传导方向有可能是从左到右或从右到左 C 从乙到丁 （由正电荷向负电荷方向传导） 兴奋传导与电流表指针偏转问题 （1）刺激a点： 点先兴奋， 点后兴奋，电表发生 次相反偏转 (即先向 后向 偏转) （2）刺激c点：b、d点 ，电表 发生偏转。 b d 两 同时兴奋 不 左 右 下图是测量神经纤维膜电位变化情况的示意图，回答下列问题。 （4）刺激a点兴奋时：膜电位变化是 ， 膜内电位变化是 。 内负外正→内正外负 由负电位变为正电位 （3）刺激bc之间的一点： 点先兴奋， 点后兴奋，电表发生 次相反偏转 b d 两 刺激cd之间的一点： 点先兴奋， 点后兴奋，电表发生 次相反偏转 d b 两 30 例1：将灵敏电流计连接到图1神经纤维的表面,分别在a、b处给予足够强度的刺激(a点离左右两个接点距离相等)，下列说法不正确的是 (　　) A.刺激a点时，指针偏转1次 B.刺激b点时，指针偏转2次 C.刺激a点，指针不偏转 D.分别刺激a、b时，都会产生动作电位 思路点拨 静息电位：外正内负 动作电位：外负内正 静息时， 刺激时， 不偏 2次 先右偏后左偏 图1 是否偏转：看有无电位差； 偏转几次： 有几次电位差偏几次 A 测量方法 测量图解 测量结果 测量目的 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外侧     测量 静息电位和动作电位 只能测量动作电位 膜电位的测量方法 32 如果用左图装置测量膜电位，得到的一定是右边的图吗？ 不一定 例2：将一灵敏电流计电极置于蛙坐骨神经腓肠肌的神经上(如图1)，在①处给予一适宜强度的刺激，测得的电位变化如图2所示，若在②处给予同等强度的刺激，测得的电位变化是(　　) B 这一段表示什么？ 膜电位差为0 例3：某研究性学习小组利用药物阻断K＋通道，神经纤维上膜电位的变化情况是(　　) C 例4.(2025·福州一中质检)阈刺激是指引起神经组织产生动作电位的最小刺激强度，为衡量组织兴奋性高低的指标。如果刺激强度低于阈刺激，将不能引起神经细胞产生动作电位。如图表示在t1、t2、t3时刻分别给予某神经纤维三次强度相同的刺激甲，测得神经纤维电位变化如图所示。请据图判断，以下说法错误的是(　　) B A.O～t1之间的膜电位是因K＋外流而形成的静息 电位 B.t1～t2之间的膜电位是因Na＋内流而形成的动作 电位 C.t1～t2之间的膜电位变化说明刺激甲的强度低于阈刺激 D.t2～t4表明短时间内多次刺激甲可以累加并引起神经纤维产生动作电位 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 37 38 FormatFactory : www.pcfreetime.com Lavf58.51.100 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 $