2.3神经冲动的产生和传导课件-2026-2027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 第2章 神经调节 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，信号的传导经过了哪些结构？ 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0.1 s。 2、短跑比赛规则中关于“抢跑”规定的科学依据是什么？ 需要经过完整的反射弧 听觉神经 耳 大脑皮层—脊髓 问题探讨 兴奋在反射弧中是以什么形式传导的？ 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。 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”。 如果是电信号，应该如何测量？ 一、兴奋在神经纤维上的传导 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？ 3 一、兴奋在神经纤维上的传导 受到刺激，电流表的指针发生了怎样的变化呢？ 腓肠肌 电流表 蛙的坐骨神经 【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。 1、蛙坐骨神经表面电位差实验 一、兴奋在神经纤维上的传导 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）膜外先变为 电位，接着 。 靠近 恢复正电位 负 - ③然后，另一电极（b处）膜外变为 电位。 负 ④接着又 。 恢复为正电位 实验证明：兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导。这种电信号也叫神经冲动 共发生了两次方向相反的偏转 神经冲动是如何产生的呢？ 2、神经冲动的产生 一、兴奋在神经纤维上的传导 神经细胞内外部分离子浓度 资料一 分析上神经元和肌肉细胞膜内外Na+、K+分布特点？ 神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内的K+浓度高。 2、神经冲动的产生 一、兴奋在神经纤维上的传导 资料二 1942年，美国科学家Cole和Curtis发现当细胞外液K＋浓度提高时，静息电位减小；当细胞外液K＋浓度等于细胞内K＋浓度，静息电位为0；继续提高细胞外K＋浓度会逆转静息电位。 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 静息电位的形成原因 2、神经冲动的产生 静息电位的形成 ① 静息电位 内负外正 细胞膜主要对K+有通透性，造成K+外流，使膜外阳离子浓度高于膜内。 协助扩散 （1）概念： 未受刺激时，神经细胞膜两侧电位表现为内负外正，称为静息电位。 （2）特点： （3）原因： （4）K+运输方式： 注：静息电位的形成与大小，取决于K+的浓度差，与Na+无关！ 2、神经冲动的产生 资料三 动作电位的形成原因 1949年，霍奇金和卡茨用不含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。细胞外Na＋浓度如果增加，也可以加快动作电位的上升速度、加大动作电位的幅度。 据资料可知，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 2、神经冲动的产生 动作电位的形成 ① ② 动作电位 刺激 内正外负 当受到刺激时，细胞膜对Na+离子通透性增加，使Na+内流 协助扩散 （1）概念： 当神经纤维某一部位受到刺激时，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。 （2）特点： （3）原因： （4）Na+运输方式： 注：此时K+还在外流，但是Na+内流的量远比K+外流的量多，因此膜电位由“内负外正”变为“外负内正”。 ① ② ③ 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） 2、神经冲动的产生 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。 11 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 持续开放， 只允许K+外流。 协助扩散 Na+-K +泵 小知识：膜上三种转运蛋白 每消耗1分子ATP，泵出3个Na+的同时泵入2个K+，结果：细胞内K+始终高于膜外，细胞外Na+始终高于膜内。 主动运输 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＋ 一、兴奋在神经纤维上的传导 13 3、局部电流的形成 从兴奋部位传导到未兴奋部位 兴奋部位的传导方向 局部电流方向 兴奋传导特点 双向传导 兴奋传导形式 电信号 ①兴奋与膜外局部电流传导方向 ②兴奋与膜内局部电流传导方向 . 相反 相同 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。 4、影响因素 (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。 15 利用药物阻断Na＋通道 利用药物Ⅱ阻断K＋通道 利用药物Ⅲ打开Cl－通道 神经纤维置于低Na＋溶液中 提升运用：利用不同的处理使神经纤维上膜电位发生变化。处理方式和机理如下：①利用药物Ⅰ阻断Na＋通道； ②利用药物Ⅱ阻断K＋通道； ③利用药物Ⅲ打开Cl－通道，导致Cl－内流；④将神经纤维置于低Na＋溶液中。这4种梳理方式造成的结果分别对应哪个曲线？ （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 拓展应用：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 17 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 5、膜电位的测量方法 18 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？通过什么结构呢？ 神经元轴突末梢的小枝末端膨大，呈杯状或球状，叫作突触小体。 突触小体可以与其他神经元细胞 体或树突等相接近，共同形成突触。 一、兴奋在神经元之间的传递 1、 传递的结构——突触 兴奋传导方向 1、 传递的结构——突触 突触 突触前膜 突触间隙 突触后膜 上一个神经元的轴突末梢（突触小体）部分细胞膜 (组织液) 轴突—胞体型 轴突—树突型 ①神经元之间 一、兴奋在神经元之间的传递 2、 突触的类型 突触只存在于神经元之间吗？ ②.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，可引起肌肉的收缩或腺体的分泌。 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 ➊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）。 高尔基体 线粒体 突触前膜信号转换：电信号→化学信号 3、 兴奋传递过程 线粒体 (供能) 突触小泡 23 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。 ❷神经递质通过突触间隙扩散到突触后膜的受体附近。 突触间隙信号：化学信号 扩散 不需要 神经递质的浓度 温度 3. 兴奋传递过程 24 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 ❸神经递质与突触后膜上的受体结合。 突触后膜信号转换：化学信号→电信号 ❹突触后膜上的离子通道发生变化，引发电位变化。 ❺神经递质被降解或回收。 3. 兴奋传递过程 意义：以免持续发挥作用 电信号 化学信号 电信号 25 ①组成不同： 突触小体是一个神经元轴突末端的膨大部分，其上的膜构成突触前膜，是突触的一部分； 突触由两个神经元构成，包括突触前膜、突触间隙和突触后膜。 ②信号转换不同： 在突触小体上的信号变化为电信号→化学信号。 在突触中完成的信号变化为电信号→化学信号→电信号。 突触小体≠突触 概念辨析 26 拓展：神经元与肌肉细胞接触动作电位传导示意图 ①单向传递 ②与兴奋在神经元上的传导相比，其速度较慢。 原因：由于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，因此，神经元之间兴奋的传递是单向的。 因为突触处的兴奋传递需要通过电信号→化学信号→电信号的转换。 4、 兴奋在神经元之间传递的特点 兴奋在神经元之间的信号传递是双向还是单向的，为什么？ （突触延搁） 神经递质作用于突触后膜并引起电位变化，该变化一定是兴奋吗？ 思考：根据图1和图2分析，神经递质作用于突触后膜产生的结果分别是什么？ Na+内流 Cl-内流 突触后膜产生动作电位 后膜兴奋 强化内负外正的静息电位 使后膜抑制（更难兴奋） 兴奋性递质 抑制性递质 29 （1）本质：化学物质（主要是小分子物质）。如乙酰胆碱、氨基酸类（如谷氨酸、甘氨酸）、5-羟色胺、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素等。 （2）作用原理：与突触后膜上的受体结合，形成递质-受体复合物，改变突触后膜对离子的通透性，引发突触后膜电位变化。 (3)释放方式： (4) 作用：作为信息分子，引起下一个神经元兴奋或抑制 (5)去向：与受体分开后，迅速被降解或回收进细胞，以免持续发挥作用。 5、神经递质的分析 胞吐（耗能） 体现生物膜结构特点：一定的的流动性 胞吐过程运输的一定是大分子物质吗？ 2、去甲肾上腺素作为一种神经递质，能促进胰岛A细胞的分泌， 但抑制胰岛B细胞的分泌，从细胞结构分析，原因是什么? 胰岛A细胞、胰岛B细胞与去甲肾上腺素结合的受体不同。 3、神经递质大多数是小分子物质，但仍主要通过胞吐方式释放到 突触间隙，其意义在于: 短时间内使神经递质大量释放，从而有效实现神经兴奋的快速传递。 思维拓展 1、胞吐过程运输的一定是大分子物质吗？ 不一定，如神经递质大多数为小分子，也以胞吐的方式释放。 31 膝跳反射的效应器为： 兴奋和抑制 传出神经末梢和它所支配的伸肌、屈肌。 发生膝跳反射时，伸肌所连接的传出神经兴奋，伸肌收缩；屈肌所连接的传出神经受到抑制，屈肌舒张。 比较：兴奋在神经纤维上传导与神经元之间传递 一 项目 神经纤维上的兴奋传导 神经元之间的兴奋传递 涉及细胞数 个神经元 个神经元 结构基础 形式 信号 信号→ 信号 → 信号 方向 可 向传导 向传递 速度 效果 使 部位兴奋 使 神经元 。 单 多 神经纤维 突触 电 电 化学 电 双 单 迅速 较慢 未兴奋 下一个 兴奋或抑制 还有间脑，... text has been truncated due to evaluation version limitation. 素养提升 ①刺激 a 点时，指针？ ②刺激c点时，指针？ ： 刺激 c 点时，指针？ ②刺激c点， ①刺激 b 点时，指针？ 先向左再向右，偏转2次 指针不会偏转。 先向右再向左，偏转2次 先向左再向右， 偏转2次。 电流表指针只发生1次右偏转。 兴奋不能传至a，a点不兴奋，d点可兴奋， 兴奋传导与电流表指针偏转的判定 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 ①有些物质能够_____神经递质的______和_____的_____； ②有些会干扰： _____________________________； ③有些会影响________________的____的_______； 促进 合成 释放 速率 神经递质与受体的结合 分解神经递质 酶 活性 二、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 表现 1、化学物质对神经系统的影响 ①影响神经递质的合成和释放 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+ 二、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 36 ②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。 ③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。 二、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 37 2、常见的兴奋剂与毒品 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。 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（可卡因）就是毒品，它们会对人体健康带来极大的危害。 二、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 3、可卡因的上瘾机制 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突触后膜上_____________________ ④当可卡因药效失去后_____________，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 多巴胺受体减少 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 维持 03 40 ②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，最典型的是有虫行蚁走感，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； ③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。 4、可卡因的其他危害 ①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； 1.为什么毒瘾难以戒除？请同学们结合刚才的分析和细胞所发生的变化作出解释。 由于多巴胺转运回流机制恢复，突触间隙的多巴胺含量下降，恢复至正常水平，但突触后膜上的受体已减少，机体难以兴奋，表现抑郁消沉。服药者就必须服用可卡因来维持这些神经元的活动，于是恶性循环，毒瘾难以戒除。 2.你还知道哪些毒品?如果有人劝你吸食毒品，你会以怎样的方式拒绝? 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? 主要的毒 品还有鸦片、海洛因、甲基苯丙胺(冰毒)、吗啡、大麻等。 毒品对身心健康以及社会的危害大，吸食毒品是违法行为。 珍爱生命、远离毒品，向社会宣传滥用兴奋剂和吸食毒品的危害是我们每个人应尽的责任和义务。 思考·讨论 知晓毒品的巨大危害 自觉抵制毒品侵害。不接触陌生人给予的食物和饮料。 生命只有一次，少年更应珍惜！ 对毒品说不！ 二、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 6、 责任与义务 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 练习与运用 P31 ？ 一、概念检测 练一练 P31【练习与应用】 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，则该药物可以（ ） 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 A 44 练一练 P31【练习与应用】 二、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。 （2）如果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。 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。 45 练一练 P31【练习与应用】 2. 一般的高速路都有限速的规定。例如，我国道路交通安全法规定，机动车在高速公路行驶, 车速最高不得超过120 km/h。在高速路上行车, 要与前车保持适当的距离，如200 m。另外，我国相关法律规定，禁止酒后驾驶机动车。请你从本节所学知识的角度，解释这几项规定的合理性。如果遇到酒后还想开车的人，你将怎样做？ 在行车过程中，发现危险进行紧急处置，实际上需要经过一个复杂的反射过程。视觉器官等接受信号并将信号传至大脑皮层作出综合的分析与处理，最后作出应急的反应，要经过兴奋在神经纤维上的传导以及多次突触传递，因此从发现危险到作出反应需要一定的时间。车速过快或车距过小，就缺少足够的时间来完成反应的过程。此外，酒精会对神经系统产生麻痹，使神经系统的反应减缓，所以酒后要禁止驾驶机动车。遇到酒后还想开车的人，需告诫：酒后不开车，开车不喝酒；酒驾、醉驾是违法行为。 46 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 Lavf58.39.101 $