2.3神经冲动的产生和传导 课时1课件-2026-2027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神经冲动的产生和传导，通过“问题探讨”中运动员起跑反射弧实例导入，结合伽尔瓦尼生物电发现等科学史话与实验材料，以思考问题和图示为支架，引导学生从反射弧过渡到神经冲动的电信号传导机制。 其亮点在于融合科学史与实验探究，通过霍奇金实验分析静息电位和动作电位的离子基础，培养科学思维，结合膜通道蛋白模型构建结构与功能观（生命观念），拓展膜电位测量等问题提升探究实践能力。学生能深化理解，教师可高效开展探究式教学。

第2章 第3节 神经冲动的产生和传导 本节聚焦 兴奋是如何在神经纤维上传导的？ 兴奋在突触处是如何传递的？ 为什么不能滥用兴奋剂和吸食毒品？ 1 问题探讨 P27 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？ 耳蜗（感受器） 传入神经 神经中枢 （大脑皮层） 神经中枢 （脊髓） 传出神经 效应器 （传出神经末梢和它支配的肌肉） 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。 过渡： 思考：兴奋在反射弧中是以什么形式传导的？又是怎样传导的呢？我们一起来探究下 坐骨神经 腓肠肌 (意大利)伽尔瓦尼 材料1：P32科学史话 1786年有一天，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。 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“生物电”。 坐骨神经 腓肠肌 补充课下阅读任务：P32 生物电的发现 思考：结合物理知识，如何设计实验，验证生物电的存在？ 一、兴奋在神经纤维上的传导 1.兴奋在神经纤维上的传导形式 科学家做过如下实验：在蛙的坐骨神经上放置两个微电极，并将它们连接到一个电表上。 一、兴奋在神经纤维上的传导 1.兴奋在神经纤维上的传导形式 a b + + a b + + - ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● a b + + - ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● a b + + - ① ② ③ ④ ①静息时，电表 测出电位变化，说明神经表面各处电位 。（图①） 没有 相等 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 。（图②、③） 恢复正电位 负 靠近 ③然后，另一电极（b处）变为 电位。（图③） 负 ④接着又 。（图④） 恢复为正电位 结论一：在神经系统中，兴奋是以______的形式沿着________传导的，这种电信号也叫_________。 思考：神经冲动在神经纤维上是怎样产生和传导的呢？ 刺激 电信号 神经纤维 神经冲动 一、兴奋在神经纤维上的传导 1.兴奋在神经纤维上的传导形式 枪乌贼 赫胥黎和霍奇金研究装置示意图 0 mV -45 mV 电极刺穿 细胞膜前 电极刺穿 细胞膜后 实验发现： 在需要插入枪乌贼轴突的微电极刺穿轴突细胞膜前，两个电极之间没有电位差异； 但该电极刺穿细胞膜后，两个电极之间出现了45mV的电位差异，且枪乌贼轴突细胞膜内电位低于枪乌贼轴突细胞膜外电位。 确认了外正内负的静息电位。 材料2 1939年，英国生理学家霍奇金和赫胥黎用玻璃微电极伸入枪乌贼神经纤维内测量单条神经纤维内部与外部的电位差及其动作电位。 一、兴奋在神经纤维上的传导 膜内 膜外 Na +通道 K +通道 只允许Na+内流。 协助扩散 只允许K+外流。 协助扩散 Na+-K +泵 膜上三种通道蛋白 每消耗1分子ATP，泵出 3个Na+ 同时泵入 2个K+ 结果：K+： 细胞内始终高于膜外， - Na+：细胞外始终高于膜内。 主动运输 一、兴奋在神经纤维上的传导 材料3 膜内 膜外 钾离子高 钾离子低 钠离子高 钠离子低 K+通道 Na +通道 在未受到刺激时，神经纤维处于静息状态，神经细胞外的Na+比膜内高，K+浓度比膜内低。 静息时，膜对K+的通透性大，造成K+外流。 使膜外的阳离子浓度高于膜内，出现内负外正的现象，叫静息电位。 材料4 2.静息电位的形成 内负外正 K+浓度内高外低；静息时，K+通透性增大，K+外流，膜外阳离子高于膜内 协助扩散（离子通道） 一、兴奋在神经纤维上的传导 （1）概念： 静息时，膜主要对K+有通透性，K+外流，使膜外阳离子浓度高于膜内，膜两侧电位表现为内负外正，称为静息电位。一般用负值表示。 （2）特点： （3）原因： （4）K+运输方式： （5）静息电位（平衡） 取决于K+的浓度差，与Na+无关 （6）静息电位绝对值大小： 动力 = 阻力 K+内外浓度度差 电位差 阅读：P28回答 例如：增大膜外K+浓度，静息电位（绝对值）变小， ① 膜内 膜外 钾离子高 钾离子低 钠离子高 钠离子低 K+通道 受到刺激时，这个部位的细胞膜对Na+离子通透性增加，Na+内流， 刺激 暂时性的电位变化，表现为外负内正，称为动作电位。 材料5 3、动作电位的形成 ① ② 刺激 内正外负 刺激时，膜对Na+的通透性增加，Na+内流，膜内阳离子高于膜外 协助扩散（离子通道） （1）概念： （2）特点： （3）原因： （4）Na+运输方式： 二、兴奋在神经纤维上的传导 一定强度的刺激 （7） 动作电位产生的条件 （5）动作点位峰值（平衡）： （6）动作电位峰值大小： 动力 = 阻力 Na+内外浓度差 电位差 取决于Na+的浓度差，与K+无关 受到刺激时，细胞膜对Na+的通透性增加，Na+ 内流，这个部位的膜两侧出现暂时性的电位变化，表现为内正外负的兴奋状态，此时的膜电位称为动作电位。 例:减少膜外浓Na+度， 动作电位峰值变小 4.局部电流的产生 Na＋ Na＋ ---- ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ++++ ++++ ---- ---- ++++ ++++ ---- ---- Na＋ Na＋ ++++ ++++ ---- ---- Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ 在兴奋部位和未兴奋部位之间由于电位差发生电荷移动形成了局部电流。 这种局部电流又刺激相近的未兴奋部位发生同样的电位变化，如此进行下去，将兴奋向前传导，后方又恢复静息电位。 二、兴奋在神经纤维上的传导 局部电流 的方向： 膜内：兴奋部位→未兴奋部位 膜外：未兴奋部位→兴奋部位 兴奋传导 的方向： 兴奋与膜内局部电流方向一致， 与膜外局部电流方向相反。 双向传导 神经纤维上，兴奋是以________________ 的形式传导的， 电信号(神经冲动) 兴奋传导 的形式： ②反射弧中进行反射活动时 ①在离体的神经纤维上 传导方向：________ 传导方向：_________ 单向传导 双向传导 在反射过程中，兴奋只能从感受器传到效应器。 拓展1： 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？ 若钠钾泵受到抑制， 会导致静息电位绝对值下降， 动作电位峰值 下降。 拓展2： 兴奋在神经纤维上的传导 特 点： 静息电位 动作电位 膜内：与兴奋传导方向相同 膜外：与兴奋传导方向相反 离体：双向传导 注：在反射弧中，兴奋是单向传递的 传导方式 膜电位 K+外流 内负外正 影响因素：K+的浓度差 Na+内流 内正外负 影响因素：Na+的浓度差 协助扩散 电信号（神经冲动） 电流方向 无需能量 需转运蛋白 课堂小结 刺激 形成 局部电流 1、神经细胞处于静息状态时，细胞内、外K+和Na+的分布特征是（ ） A.细胞外K+和Na+浓度均高于细胞内 B.细胞外K+和Na+浓度均低于细胞内 C.细胞外K+浓度高于细胞内，Na+相反 D.细胞外K+浓度低于细胞内，Na+相反 D 作业 2、兴奋在神经纤维上的传导方式是( ) A.电信号 B.化学号 C.物理信号 D.生物号 A 3、下列关于人体神经细胞的叙述，正确的是( ) A.神经细胞内的Na+含量往往多于细胞外 B.K+内流是产生和维持静息电位的主要原因 C.静息电位与细胞膜内外特异的离子分布有关 D.兴奋传导方向始终与膜外局部电流方向一致 4、神经纤维受到刺激时，细胞膜内、外的电位变化是( ) ①膜外由正电位变为负电位 ②膜内由负电位变为正电位 ③膜外由负电位变为正电位 ④膜内由正电位变为负电位 A.①② B.③④ C.②③ D.①③ C 作业 A 测量方法 测量图解 刺激后测量结果 静息电位测量：电表两极分别置于神经纤维膜的_____和_____ 动作电位测量： 电表两极均置于神经纤维膜的外侧 内侧 外侧 拓展3:膜电位的测量 检流计 坐骨神经 a b 电表偏转___次 电表相反方向偏转__次 1 2 ab:静息电位,K+外流; (静息电位绝对值大小与细胞外K＋浓度负相关) bd:Na+内流,形成动作电位的过程； de：K+外流，静息电位的恢复过程； e-f：钠钾泵活动增强，每消耗一个ATP分子,泵出3个Na+和泵入2个K+ 。保持膜内高钾,膜外高钠的不均匀离子分布。为下一次兴奋做好准备。（当膜电位变得更负（超极化）时，IK1通道对钾离子内流的通透性比去极化时的钾离子外流更大，这导致钾离子内流，帮助细胞恢复到静息电位。-内向整流钾通道（IK1）作用） b:接受刺激，,Na+通道打开 d:动作电位峰值；（动作电位峰值与膜外Na＋浓度正相关） b a d e f 刺激强度：低于“阈值”无动作电位，但有少量Na+内流引起微小电位变化 超过“阈值”，有动作电位；刺激强度不影响，动作电位峰值 极化 反极化 电表偏转___次 1 拓展3:膜电位的测量 阈值：刺激需要超过“阈值”才会产生动作电位。低于“阈值”无动作电位，超过“阈值”，动作电位峰值固定，与刺激强度无关 二、后超极化电位恢复机制相关结构钠钾泵（Na+/K+-ATPase）的作用：钠钾泵通过消耗ATP，将3个钠离子从细胞内泵出，同时将2个钾离子泵入细胞内，帮助维持细胞内外的离子浓度梯度。虽然钠钾泵有助于钾离子回流进入细胞内，但它不是超极化后钾离子恢复的主要机制。内向整流钾通道（IK1）的作用：超极化状态下，细胞膜上的内向整流钾通道（如IK1）起着关键作用。这些通道在静息电位时通透性很大，允许钾离子外流。在去极化和复极化时，这些通道的外流功能会逐渐被多胺等物质阻塞，减少钾离子外流。当膜电位变得更负（超极化）时，IK1通道对钾离子内流的通透性比去极化时的钾离子外流更大，这导致钾离子内流，帮助细胞恢复到静息电位。IK1通道的特性：电压依赖性：IK1通道的开放和关闭受膜电位的调节。在静息电位时，IK1通道是开放的，允许钾离子外流。在去极化时，IK1通道的通透性降低，减少钾离子外流。内向整流现象：去极化时，细胞内的Mg²⁺和多胺移向IK1通道内口并发生堵塞，阻止钾离子外流。这种堵塞是可逆的，当膜电位复极化时，这些堵塞物质移开，通道通透性增加，钾离子外流增加。IK1通道的内向整流特性是由于通道结构的特殊性以及细胞内外特定离子的变化引起的，不涉及能量消耗。钾离子通道的分类：外向整流钾离子通道：在静息电位的形成中起作用，钾离子外流。 IK1通道的内向整流特性是由于通道结构的特殊性以及细胞内外特定离子的变化引起的，不涉及能量消耗。钾离子通道的分类：外向整流钾离子通道：在静息电位的形成中起作用，钾离子外流。内向整流钾离子通道：如IK1通道，介导钾离子内流和外流，具有双向通透性。 【核心要点】超极化电位的恢复主要依赖于内向整流钾通道（如IK1）的通透性变化，而不是钠钾泵的主动运输。这些通道在超极化状态下允许钾离子内流，帮助细胞膜电位恢复到静息电位。 学以致用：解释和画出下列曲线图 A B 任氏液是：—种比较接近两栖动物内环境的液体，可以用来延长青蛙心脏在体外跳动时间、保持两栖类其他离体组织器官生理活性等。 两栖动物的生理盐水：生理学或临床上常用的渗透压与动物或人体血浆相等的氯化钠溶液，其浓度用于两栖类时是0.67～0.70％ 电表相反方向偏转__次 （教材P31 拓展应用1）枪乌贼的神经元是研究神经兴奋的好材料。研究表明,当改变神经元轴突外Na+浓度的时候，静息电位并不受影响，但动作电位的幅度会随着Na+浓度的降低而降低。 （1）请对上述实验现象作出解释。 联系实际 要测定枪乌贼神经元的正常电位，应在钠钾离子浓度与内环境相同的环境中进行。因为体内的神经元处于内环境之中，其钠钾离子具有一定的浓度， 要使测定的电位与体内的一致，也就必须将神经元放在钠钾离子浓度与体内相同的环境中。 静息电位与神经元内的K+外流相关而与Na+无关，故神经元轴突外Na+浓度的改变不影响静息电位。 动作电位与神经元外的Na+内流相关，细胞外Na+浓度降低，细胞内外Na+浓度差变小，Na+内流减少，动作电位值下降。 （2）若要测定枪乌贼神经元的正常电位，应该在何种溶液中测定？为什么？ 21 $