【公开课课件】2.3神经冲动的产生和传导课件-2021-2022学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修1

第2章第3节神经冲动的产生和传导问题探讨：

1.运动员从听到发令枪响到做出起跑反应，信号的传导经过了那些结构？

2.短跑比赛中如何判定运动员抢跑？神经中枢中枢神经系统外周神经系统效应器感受器传入神经传出神经生物电的发现意大利医生、生理学家伽尔瓦尼（L.Galvani）

蛙坐骨神经-腓肠肌标本1.两种金属导体在蛙的肌肉和神经之间建立回路，肌肉会收缩。

2.使用蛙坐骨神经-腓肠肌标本进行“无金属收缩实验”，验证生物存在电信号。坐骨神经腓肠肌01兴奋在神经纤维上以电信号传导刺激ab++①②③ab-+ab+-ab++④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（neuralimpulse）。（教材P27）思考电信号是如何产生的？“生物电”发生的膜学说01兴奋在神经纤维上以电信号传导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5040046010蛙神经元151201201.5哺乳动物肌肉细胞101401504静息时神经元和肌肉细胞膜内、外某些离子的浓度Na+浓度：神经细胞外的浓度高于细胞内K+浓度：神经细胞外的浓度低于细胞内静息时膜内外离子浓度差形成的原因是什么？01兴奋在神经纤维上以电信号传导静息时膜内外离子浓度差形成的原因是什么？K+通道K+通道Na-K泵“生物电”发生的膜学说：生物膜具有选择透过性，神经兴奋的产生可能是细胞膜调节K+或者其他离子的透过性，进而调节细胞膜两侧电位差引发的。“生物电”发生的膜学说枪乌贼插入枪乌贼轴突的微电极K+在细胞内液的含量远高于细胞外液。细胞膜具有选择透过性，神经兴奋的产生是否是细胞膜调节K+或者其他离子的通过性，进而调节细胞膜两侧电位差引发的呢？静息电位的确认赫胥黎和霍奇金研究装置示意图插入枪乌贼轴突的微电极局部放大图片可见微电极内部中空，充满生理盐水0mV-45mV电极刺穿细胞膜前电极刺穿细胞膜后静息电位的维持未受刺激时：Na+浓度：神经细胞膜外的浓度高于细胞膜内。K+浓度：神经细胞膜外的浓度低于细胞膜内。细胞膜两侧电位表现为内负外正，称为静息电位。大分子不能出细胞K+离子通道Na+离子通道细胞外液细胞内液K+

150mmol/LNa+

12mmol/LK+

4mmol/LNa+

145mmol/L①：Na+-K+泵：主动运输，使膜外积累Na+，膜内积累K+。②：K+渗漏通道：协助扩散，对钾离子通透。并且一直开放。③：电压门控Na+通道：协助扩散，对钠离子离子通透。开放和关闭受膜两侧电压控制。④：电压门控K+通道：协助扩散，对钾离子离子通透。开放和关闭受膜两侧电压控制。1.一种载体和三种通道Na+-K+泵↓膜内高K+K+通道开放↓K+外流|外正内负电位差↑膜内高K+浓度差↓(阻碍K+外流)(推动K+外流)阻力=动力↓↓K+净外流为0，即为静息电位(外正内负)静息电位的形成动作电位的发现霍奇金AlanHodgkin赫胥黎AndrewHuxley“膜学说”：静息时细胞膜只对K+有通透性。由于带正电荷的K+顺浓度差向细胞外扩散，相应的负电荷仍留在细胞内，形成了“外正内负“的静息电位。神经受到刺激兴奋时，细胞膜对所有离子都通透，膜两侧电位差瞬间消失形成兴奋。如果“膜学说”成立，赫胥黎和霍奇金在刺激枪乌贼轴突后，应观察到怎样的电位变化？霍奇金和赫胥黎记录的枪乌贼动作电位动作电位的发现霍奇金和赫胥黎记录的枪乌贼动作电位动作电位的发现兴奋的形成依赖于Na+内流和K+外流。动作电位发生时细胞膜内电位迅速升高由Na+内流决定。Na+由细胞外向细胞内的大量内流决定细胞膜内的电位变化，并导致膜内电位为正。动作电位恢复为静息电位时，K+外流具有关键作用。动作电位的发现霍奇金AlanHodgkin赫胥黎AndrewHuxley1963年，霍奇金和赫胥黎因在动作电位发生机制上的卓越工作与另一位神经生理学家埃克尔斯共同过得诺贝尔生理学与医学奖。霍奇金-赫胥黎方程埃克尔斯JohnEccles动作电位的形成神经纤维未受到刺激，细胞膜两侧电位表现为内负外正的静息电位。神经纤维受到刺激，Na+离子通道开放，细胞膜内电位升高。细胞膜内电位到达阈电位，

大量Na+离子通道开放，形成动作电位。动作电位形成后，K+离子通道大量开放，恢复为内负外正的静息电位。动作电位的形成a-c段刺激Na+-K+泵↓↓膜外高Na+Na+通道开放↓Na+内流|外负内正电位差↑膜外高Na+浓度差↓↓(阻碍Na+内流)(推动Na+内流)阻力=动力↓Na+净内流为0，即为动作电位的锋值c-e段锋电位Na+-K+泵↓↓膜内高K+Na+通道关闭K+外流K+通道开放内正外负电位差↓↓恢复外正内负的静息电位e-f段Na+-K+泵将a-c阶段内流的Ｎa+泵出，将c-e阶段外流的K+泵入。准备接受下一次动作电位的产生。兴奋在神经纤维上以电信号传导问题:

若适当降低血钾或血钠的含量，则静息电位和动作电位（峰值）将如何变化？K+外流K+外流Na+内流K+通道延迟关闭动作电位（峰值）问题:

若适当降低或升高血钾含量，兴奋更容易发生还是更难发生？阈电位静息电位差值越大兴奋越难发生Na+和K+在神经兴奋中的跨膜运输静息电位下细胞膜内外Na+和K+浓度差如何维持？处于静息电位时：膜外的Na+浓度高于细胞膜内；膜外的K+浓度低于细胞膜内。如何恢复静息电位下细胞膜内外Na+和K+浓度？动作电位发生后：大量Na+内流；大量K+外流。这些过程消耗能量吗？我们如何进行验证？

钠钾泵示意图细胞内细胞外Na+结合点K+结合点Na+K+ADP+PiATP轴突神经冲动在神经纤维上的传导神经纤维上，兴奋部位与未兴奋部位形成电位差，产生局部电流，将兴奋在神经纤维上传导。兴奋在神经纤维上以电信号传导局部电流的产生膜外:未兴奋部位兴奋部位膜内:兴奋部位未兴奋部位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。兴奋部位未兴奋部位兴奋在神经纤维上以电信号传导在神经纤维上的传导：双向传导神经冲动传导方向：++++++++++----

+++++++++++--------------+

+++--------------刺激++++++++++----+++++++++++--------------++++--------------与膜内局部电流方向一致与膜外局部电流方向相反兴奋在神经纤维上以电信号传导（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？小结1.反射的完成以神经元上兴奋的传导为基础。2.神经元受到刺激会产生兴奋。静息电位表现为内负外正3.兴奋在神经纤维上以神经冲动（电信号）的形式传导，

刺激离体的神经纤维上任意一点兴奋可双向传导。问题探讨：

刺激离体的神经纤维中间任意一点，兴奋沿神经纤维双向传导。但是，在体内的反射活动中，为什么兴奋只能沿反射弧单向传导呢？刺激位置神经元间兴奋传递的结构1.上游神经元轴突末梢经多次分支，末端膨大呈杯状或球状，称为突触小体。

2.突触小体可以与下游神经元的细胞体或者树突等接近，共同构成突触结构，完成神经元之间的兴奋传递。下游神经元细胞体/树突等上游神经元轴突末梢兴奋传导方向神经元间兴奋传递的结构1.生理状态下神经元之间如何构成突触连接？下游神经元树突下游神经元胞体神经元间兴奋传递的结构1.生理状态下神经元之间如何构成突触连接？下游神经元树突髓鞘下游神经元胞体轴突神经元间兴奋传递的结构1.生理状态下神经元之间如何构成突触连接？2.上、下游神经元之间的突触是否是一一对应？3.神经系统复杂的调控机制如何实现？下游神经元树突上游神经元轴突末梢（突触小体）髓鞘下游神经元胞体轴突兴奋在神经元之间的传递突触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，神经元释放的神经递质可以作用于这些肌肉细胞或腺细胞，引起肌肉的收缩或腺体的分泌。突触的结构突触小体中包含突触小泡突触小泡中含有神经递质突触的结构：突触前膜突触间隙突触后膜突触后膜突触间隙突触小泡突触前膜神经递质突触突触小体受体神经递质释放至突触间隙①上游神经元的兴奋沿轴突传递至突触小体。②突触小泡受到刺激，向突触前膜移动。③突触小泡与突触前膜融合。④突触小泡中的神经递质被释放至突触间隙。①②③④⑤神经递质释放到突触间隙后，在突触间隙扩散，并作用于突触后膜的特异性受体。突触后膜的特异性受体是哪种生物大分子？①②③④神经递质作用于突触后膜⑤①②③④神经递质对特异性受体的作用⑤⑥⑦⑥突触后膜上的离子通道变化，引发突触后膜电位变化。⑦神经递质被降解或回收。兴奋在神经元之间的传递兴奋在神经元之间传递的过程注：神经递质可分成兴奋性递质和抑制性递质，与突触后膜上的受体结合后，使下一个神经元兴奋或抑制，其发生效应后，就被相应的酶破坏而失活或被回收至突触前神经元并贮存于囊泡。02兴奋在神经元之间的传递结果：使膜内外的电位差变得更大，突触后膜更难产生动作电位。抑制性突触后电位的产生机制电位变化示意图产生机制突触前神经元轴突末梢兴奋，引起突触小泡释放抑制性递质，抑制性递质与后膜受体结合后，提高了后膜对Cl-、K+的通透性，Cl-进细胞或K+出细胞（抑制性突触后电位产生，主要与Cl-内流有关）小积累兴奋在突触的传递方向兴奋在突触的传递方向？突触前膜：释放神经递质突触后膜：结合神经递质的特异性受体兴奋只能由突触前膜向突触后膜单向传递突触后膜突触间隙突触小泡突触前膜神经递质突触突触小体电信号电信号化学信号受体兴奋在神经元之间的传递兴奋在神经元之间传递的特点1.单向传递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上，因此，神经元之间兴奋的传递只能是单方向的。（教材P29）2.突触延搁（传递速度较慢）由于突触处的兴奋传递需要通过化学信号的转换，因此兴奋传递的速度比在神经纤维上要慢。（教材P29）电信号→化学信号→电信号突触只存在于神经元之间吗？已知副交感神经可以使心率降低。A组保留副交感神经

B组剔除副交感神经

刺激A组中的副交感神经，A的跳动降低。

从A组的营养液中取一些液体注入B组的营养液中，B组的跳动也减慢。

该实验的假说是什么？该实验可以说明什么问题？神经递质的化学本质1.乙酰胆碱2.生物胺类：肾上腺素/去甲肾上腺素、多巴胺、组胺等3.氨基酸类：谷氨酸、甘氨酸4.嘌呤/核苷酸类：腺苷、ATP5.气体：一氧化氮6.肽类：β-内啡肽、脑啡肽类、强啡肽类等有机磷农药的中毒机制⑥⑦有机磷农药：含磷元素的有机化合物农药，如乐果、敌百虫及敌敌畏等。有机磷农药经皮肤、消化和呼吸道粘膜过量摄入可抑制胆碱酯酶活性，引发突触后膜持续激活，导致神经系统功能紊乱。胆碱酯酶：降解神经递质乙酰胆碱突触传递的调节①②③④⑤⑥⑦如何增强兴奋性神经递质作用突触后膜后引发的兴奋？兴奋性神经递质：如多巴胺等。突触传递的调节从神经递质角度，增加兴奋性神经递质多巴胺的相对数量促进神经递质多巴胺的合成促进突触小泡对多巴胺的摄取促进多巴胺在突触前膜的释放促进多巴胺与突触后膜特异性受体的结合抑制突触前膜对多巴胺的重摄取/降解突触传递的调节从受体角度，增加突触后膜特异性受体的相对数量促进特异性受体的合成提升特异性受体的敏感性诱导多巴胺与特异性受体的结合⑥⑦02兴奋在神经元之间的传递小积累兴奋传递过程中出现异常的情况分析05随堂练习小积累电流计的偏转次数的判断1.静息电位和动作电位的电流计偏转次数的判断静息电位灵敏电流计的两极都与神经纤维膜外侧连接（如图2），指针不发生偏转灵敏电流计一极与神经纤维膜外侧连接，另一极与膜内侧连接（如图1），指针发生一次偏转05随堂练习小积累电流计的偏转次数的判断1.静息电位和动作电位的电流计偏转次数的判断动作电位刺激ab++①②③ab-+ab+-ab++④灵敏电流计两极都连接在神经纤维膜外侧，可观察到指针发生两次方向相反的偏转。过程如图所示，其中“”为动作电位总结1.突触的结构和兴奋在突触的传递。2.如何推断实验假说与预期。

3.受体与神经递质的

相互作用

影响因素。突触后膜突触间隙突触小泡突触前膜神经递质突触突触小体电信号化学信号受体思考·讨论——分析滥用可卡因的危害已知多巴胺与愉悦感的产生密切相关。据图分析，为什么吸食可卡因会导致突触后膜上受体减少？试分析为什么可卡因容易使人上瘾？查阅相关资料，了解吸食可卡因对人生理、心理和行为上可能带来的危害。你还知道哪些毒品？如有人劝你吸毒，你该怎样拒绝？可卡因成瘾机理滥用兴奋剂、吸食毒品的危害一些化学物质能促进神经递质的合成和释放，有些会干扰神经递质与受体的结合，有些会影响分解神经递质的酶活性，这些化学物质的作用位点往往是突触可卡因成因机理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毒品是指鸦片、海洛因、甲基苯丙胺（冰毒）、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其它能够使人成瘾的麻醉类药品和精神药品1.2.3.3滥用兴奋剂、吸食毒品的危害毒品为何会被滥用鸦片、吗啡、海洛因等阿片类毒品：镇咳、镇痛药物。可卡因：麻醉品。冰毒、摇头丸、麻古等新型毒品：神经兴奋性药物。霍夫曼罂粟果实毒品成瘾的危害脑部以及全身病变强烈的戒断反应心瘾难除，复吸率极高艾滋病等疾病传播严重的社会影响吸毒致死者病变的脑组织和心脏05随堂练习小积累电流计的偏转次数的判断2.同一神经元及神经元之间的电流计偏转次数的判断刺激1abcdbc=cd刺激2刺激1：刺激a点，b点先兴奋,

d点后兴奋，电流计发生两次方向相反的偏转刺激2：刺激c点，由于bc=cd，b点和d点同时兴奋，电流计不发生偏转05随堂练习小积累电流计的偏转次数的判断2.同一神经元及神经元之间的电流计偏转次数的判断05随堂练习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CA05随堂练习4.一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120km/h在高速路上行车，要与前车保持适当的距离，如200m。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，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，需告诚：开车不喝酒；喝酒不开车。酒驾、醉驾都是违法行为。你是否沉迷在游戏中无法自拔？你是否喜欢暴饮暴食？你身边是否有人沉迷于赌博？你身边是否有人每天酗酒？你身边是否有人每天大量吸烟？你身边是否有人每天都要喝大量咖啡？什么是成瘾？多巴胺与奖励机制多巴胺作为一种重要的神经递质，与人的快乐等正面情绪高度相关。A组小鼠B组小鼠抑制脑部多巴胺合成给予食物无操作给予食物C组小鼠电刺激诱导多巴胺合成给予食物预期结果饥饿饥饿饥饿持续多次多巴胺与奖励机制A组小鼠B组小鼠抑制脑部多巴胺合成给予食物无操作给予食