2.3神经冲动的产生和传导（1）课件——2026-2027学年高二上学期人教版生物学选择性必修一

第3节 神经冲动的产生和传导 （第1课时） 第2章 神经调节 荣耀时刻 短跑赛场上，发令枪一响，运动员会像离弦的箭一样冲出。现在世界田径比赛规则规定，在枪响后0.1s内起跑被视为抢跑。 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？ 问题探讨 神经中枢 效应器 传出神经 听觉感受器 传入神经 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 为什么不是0秒，0.05秒？ 必须是枪响0.1秒后起跑才合规 3 神经冲动的产生和传导 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？ 兴奋是指动物体或人体内的某些细胞或组织（如神经组织）感受外界刺激后，由相对静止状态变为显著活跃状态的过程。 4 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。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，他把这种电叫做“动物电”。 生物科学史—生物电的发现 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？ 5 实验：蛙的坐骨神经表面电位变化实验 1.实验过程：在蛙的坐骨神经表面放置两个微电极，并将它们连接到一个电流表上 蛙坐骨神经-腓肠肌标本 腓肠肌 兴奋在神经纤维上的传导 1 a b + — 坐骨神经 + — 6 ③然后，另一电极（b处）变为____电位，指针发生偏转。 2.实验现象 + + + + + - - 图1 图4 图2 图3 a b a b a b a b 刺激 - + + ①静息时,电表_____测出电位差,说明静息时神经表面各处电位______ 没有 相等 ②在图示神经的左侧的一端给予刺激时，______刺激端的电极处（a处）先变为___电位，指针发生偏转。 接着_________________________。 靠近 恢复正电位，指针不偏转 负 负 ④接着又_____________ 恢复为正电位 + 3.实验结论：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）。 思考：神经冲动在神经纤维上是怎样产生和传导的呢？ 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 【资料2】静息时神经元和肌肉细胞膜内、外某些离子的浓度 1 兴奋在神经纤维上的传导 在未受到刺激时，神经纤维处于静息状态 神经细胞外的Na+浓度比膜内高，K+浓度比膜内低。 神经细胞Na+、K+分布特点 8 膜上三种通道蛋白 膜内 膜外 Na +通道 K +通道 只在特殊时段开放，只允许Na+内流， 协助扩散 只允许K +外流 协助扩散 Na+-K +泵 钠钾泵逆浓度梯度泵出3个Na+和泵入2个K+ 主动运输 思考：什么原因导致Na+和K+浓度不平衡的？ 知识拓展： 未受刺激时： 膜内外变化： 膜外 膜内 K +通道 内负外正 K+外流 当神经纤维某一部位受到刺激时，细胞膜对离子的通透性是怎样的呢？ （1）静息电位的形成 - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + 注：静息电位的形成与大小取决于K+的浓度差，与Na+无关！ K+外流的方式：协助扩散 1 兴奋在神经纤维上的传导 - - - - - - - - - + + + + + + + + + + - 受到刺激时： 膜内外变化： 膜外 膜内 内正外负 Na+内流 （2）动作电位的形成 注：此时钾离子还在外流，但是钠离子内流的量远比钾离子外流的量多，因此膜电位由“内负外正”变为“外负内正” Na +通道 + + + - - - Na+内流的方式：协助扩散 1 兴奋在神经纤维上的传导 兴奋部位 未兴奋部位 局部电流 膜外: 未兴奋部位→兴奋部位 膜内: 兴奋部位→未兴奋部位 局部电流方向： （3）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电位差的存在而发生电荷移动，这样就形成了局部电流。 1 兴奋在神经纤维上的传导 （4）兴奋的传导方向 - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 兴奋部位 未兴奋部位 未兴奋部位 刺激 双向、无衰减 兴奋传导的方向与膜内局部电流方向一致，与膜外局部电流方向相反 1 兴奋在神经纤维上的传导 Na＋ Na＋ - - - - ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ ++++ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ++++ ++++ - - - - - - - - + + + ++++ - - - - - - Na＋ Na＋ ++++ ++++ - - - - - - Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ 局部电流刺激相近的_______部位产生同样的电位变化，如此进行下去，将兴奋向前传导，后方又_______________。 未兴奋 恢复静息电位 （5）局部电流动画演示 1 兴奋在神经纤维上的传导 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。 离体状态——兴奋在神经纤维上双向传导。 传导特点 【观察分析】这两个图有什么不一样？为什么？ 知识拓展： 15 兴奋在神经纤维上的传导 膜电位 传导方式 特 点： 静息电位 动作电位 钾离子外流 外正内负 影响因素：钾离子的浓度差 协助扩散 钠离子内流 外负内正 影响因素：钠离子的浓度差 电信号 电流方向 膜内：与兴奋传导方向相同 膜外：与兴奋传导方向相反 双向传导 注：在反射弧中，兴奋是单向传递的 无需能量，需载体蛋白 小结： 1.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 知识拓展： 17 测量方法 测量图解 测量结果 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外侧     （1）测量方法 2.电流计测量膜电位 知识拓展： 刺激 ①a点之前 ——静息电位 主要表现为K+外流, 使膜电位表现为内负外正。 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。 （2）膜电位变化曲线解读 2.电流计测量膜电位 知识拓展： 19 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) （2）膜电位变化曲线解读 2.电流计测量膜电位 知识拓展： 20 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，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。 2.电流计测量膜电位 知识拓展： 21 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。 22 3.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， 知识拓展： (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。 23 1.静息电位是稳定的电位，非零电位，如：人的静息电位是-70mV 2.静息电位可以认为是K+的平衡电位。(钾离子向内电位差与钾离子向外 的浓度差达到平衡。) 3.静息电位的形成是否需要消耗能量 4.静息电位的维持是否需要消耗能量 不需要，静息电位是由钾离子外流形成的，钾离子外流是协助扩散。 需要，静息电位的维持需要膜内外的K+浓度差来平衡外正内负的电位差，K+的浓度差由钠钾泵通过主动运输完成的。 【关键点解读】 练习与应用 1.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 C 一、概念检测 25 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。 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。 练习与应用 二、拓展题 26 （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？ 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。 练习与应用 27 兴奋在神经元之间的传递 2 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。 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? 28 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 $