神经冲动的产生和传导课件2022-2023学年高二上学期生物人教版选择性必修1

第2章

神经调节第3节

神经冲动的产生和传导短跑赛场上，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。情境导入思考讨论：（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？（2）短跑比赛规则中关于“抢跑”规定的科学依据是什么？耳蜗感受器传入神经大脑听觉中枢传出神经效应器0.1s兴奋在反射弧上如何传导的呢？生物科学史——生物电的发现坐骨神经腓肠肌意大利医生、生理学家伽尔瓦尼（L.Galvani）

1786年有一天，加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，同时出现电火花。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“动物电”。资料一：刺激蛙的坐骨神经电流表受到刺激，电流表的指针发生了怎样的变化呢？资料2：1820年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。1ab+—+—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，这种电信号也叫做神经冲动。静息给予刺激给予刺激恢复静息兴奋在神经纤维上的传导枪乌贼霍奇金和赫胥黎资料3：对未受刺激的乌贼神经纤维进行检测1.初探究——静息电位的形成机制赫胥黎和霍奇金研究装置示意图0mV-45mV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。确认了内负外正的静息电位。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2.兴奋在神经纤维上以电信号传导的基础是什么呢？从表中可得，细胞内_____浓度高，细胞外______浓度高。细胞膜内外K＋、Na＋分布不均匀是神经纤维兴奋传导的基础.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5040046010蛙神经元151201201.5K+Na+膜内膜外Na+通道K+通道只在特殊时段开放，只允许Na+内流。持续开放，只允许K+外流。Na+-K+泵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。细胞内带负电的大分子有机物(如蛋白质)的含量相对比细胞外丰富。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。带负电的大分子有机物1、静息电位的形成①静息电位内负外正K+外流协助扩散（离子通道）一、兴奋在神经纤维上的传导（1）概念：未受刺激时，神经细胞质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！膜内膜外钾离子高钾离子低钠离子高钠离子低K+通道当神经纤维受到刺激时，这个部位的细胞膜对Na+离子通透性增加，Na+内流，使兴奋部位膜内侧阳离子浓度高于膜外侧，这个部位的膜两侧出现暂时性的电位升高。

刺激膜电位表现为外负内正，称为动作电位。2、动作电位的形成①②动作电位刺激内正外负Na+内流协助扩散（离子通道）（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）K+运输方式：一、兴奋在神经纤维上的传导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3、静息电位的恢复钠钾泵示意图细胞内细胞外Na+结合点K+结合点Na+K+ADP+PiATP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？Na+-K+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。神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内的K+浓度高。+++++++++++++-------------+++++++++++++-------------①----+++++++++++++-------------+++++++++++++---------②++++----+++++----++++-----++++----+++++----++++-----③++++++++----+--------++++-++++++++----+--------++++-④Na＋Na＋Na＋兴奋状态静息状态兴奋传导方向静息电位刺激动作电位局部电流电位差膜外: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：4、兴奋的传导兴奋传导方向：与膜外局部电流方向相反与膜内局部电流方向一致4、兴奋的传导-+-------------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++兴奋部位未兴奋部位未兴奋部位刺激一、兴奋在神经纤维上的传导兴奋在离体的神经纤维上双向传导一、兴奋在神经纤维上的传导图1反射弧中的某一神经图2离体的枪乌贼某一神经观察上述两幅图，思考：反射弧中兴奋的传导也是双向的吗？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。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双向传导（离体）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一、兴奋在神经纤维上的传导6.兴奋传导过程中电位变化曲线膜内-膜外刺激①a点之前②ac段图析静息电位和动作电位的产生机制【知识链接】

主要表现为K+外流,使膜电位表现为外正内负。

Na+大量内流,导致膜电位迅速逆转,表现为外负内正。——静息电位——动作电位的形成刺激④ef段图析静息电位和动作电位的产生机制【知识链接】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。——一次兴奋完成后

Na+-K+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。思考：为什么e点比a点低而不是持平？恢复静息电位的力道比较大，会使膜电位的恢复超过静息电位值，产生一个比静息电位还要负的电位，这种现象叫超极化。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)图析静息电位和动作电位的产生机制【知识链接】特别提醒①整个过程中，细胞膜内K+始终比膜外多，Na+始终比膜外少；②整个过程中，由于要一直维持细胞内高K+，细胞外高Na+，因此钠钾泵一直在发挥作用，并非只有DE段；一、兴奋在神经纤维上的传导7.神经纤维膜外离子浓度对膜电位的影响巩固练习临床常用的一种局部麻醉药，通过抑制动作电位在神经轴突上的传导而发挥镇痛功能。据此判断该麻醉药合理的作用方式是（

）A.改变了局部电流的方向B.改变了动作电位传导的方向C.抑制神经轴突膜上K＋通道，使K＋不能外流D.抑制神经轴突膜上Na＋通道，使Na＋不能内流D2.在一定浓度的Na＋溶液中，离体神经纤维某一部位受到适当刺激时，受刺激部位细胞膜两侧会出现暂时性的电位变化，产生神经冲动。如图表示该部位受刺激前后，膜两侧电位差的变化。下列相关说法正确的是A.受刺激产生的神经冲动，只能向轴突的方向

传导B.a～b段，Na＋大量外流，需要载体蛋白协助

并消耗能量C.c～d段，K＋通道开放，K＋大量内流使膜两侧出现暂时性的电位变化D.f～g段的变化可能是由无机盐离子进出细胞造成的√上节回顾上一个神经元下一个神经元●●●●●●●兴奋传导此处后如何传到下一个神经元？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。思维训练

——区别假说与预期有研究者提出一个问题：“当神经系统控制心脏活动时，在神经元与心肌细胞之间传递的信号是化学信号还是电信号呢？”为了回答这一问题，科学家进行了如下实验。取两个蛙的心脏(A和B,保持活性）置于成相同的营养液中，A有某副交感神经支配，B没有该神经支配；刺激该神经，A心脏的跳动减慢；从A心脏的营养液中取一些液体注入B心脏的营养液中（如右图）B心脏跳动也减慢。由此，科学家得出结论：该神经释放一种化学物质，这种物质可以使心跳变慢。AB？？突触小体线粒体突触小泡（内含神经递质）一、传递的结构——突触1、突触小体神经元的轴突末梢经过多次分枝，最后每个小枝末端膨大，呈杯状或球状，叫作突触小体。突触小体可以与下游神经元的细胞体或者树突等接近，共同构成突触结构。突触≠突触小体突触前膜突触间隙突触后膜突触特异性受体离子通道一、传递的结构——突触2、突触的结构一般位于前一个神经元的轴突（突触小体的膜）（组织液）一般位于下一个神经元的细胞体或树突，也可以位于肌肉细胞或腺细胞兴奋在神经纤维上的传导B：轴突——树突型A：轴突——胞体型常见C：轴突——轴突型

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P29BAC突触的类型Na+Na+Na+Na+Na+Na+突触前神经元突触后神经元突触间隙突触后膜突触前膜3、传递过程①兴奋到达突触前膜所在的_______，引起_________向________移动，突触小泡膜与突触前膜融合，并释放________；轴突末梢突触小泡突触前膜胞吐②神经递质通过_____________到______________附近；突触间隙扩散突触后膜的受体③神经递质与_____________结合，形成_______________；突触后膜的受体④突触后膜上的_________发生变化，引发__________；离子通道电位变化⑤神经递质被______或_____；降解回收递质-受体复合物神经递质自由扩散避免持续发挥作用3、传递过程突触处电信号

化学信号

电信号

电信号化学信号电信号二、兴奋在神经元之间传递4、兴奋传递形式问：神经冲动从上一个神经元传到下一个神经元，下一个神经元一定兴奋吗？主要与释放的神经递质有关！5、神经递质目前已知的神经递质种类很多，主要有乙酰胆碱、氨基酸（如谷氨酸、甘氨酸）、5-羟色氨、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素等。兴奋性递质：抑制性递质：Na+通道打开，Na+内流，后膜产生动作电位，使后神经元兴奋Cl-通道打开，Cl-内流后，强化外正内负的静息电位，使后膜难以兴奋，表现为抑制作用（一般为乙酰胆碱、谷氨酸、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素等。）（一般为甘氨酸、γ-氨基丁酸、5-羟色氨等。）二、兴奋在神经元之间传递有些神经递质既可以是兴奋性，也可以是抑制性，随作用部位（受体类型）不同而异兴奋抑制与受体结合，使突触后膜上的离子通道变化，引起下一神经元兴奋或抑制概念：是神经细胞产生的一种化学物质，使有相应受体的神经细胞产生特异性反应（兴奋或抑制）。作用完就被降解或回收胞吐突触后膜的受体蛋白分泌方式：受体：去向：递质的供体：作用：轴突末端突触小体内的突触小泡高尔基体化学本质为糖蛋白，具有特异性5、神经递质二、兴奋在神经元之间传递以免持续发挥作用神经递质以胞吐方式释放的原因：囊泡运输比扩散更加高效；囊泡可以保护神经递质，避免其在胞内被回收或降解；精准调控神经递质释放的时间和释放量。意义：短时间内释放大量神经递质，有利于兴奋快速传递二、兴奋在神经元之间传递原因：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。①传递速度慢由于突触处的兴奋传递需要化学信号的转换，因此兴奋传递的速度比在神经纤维上要慢。②单向传递二、兴奋在神经元之间传递6、兴奋传递特点一个神经元的轴突到另一个神经元的细胞体或树突。突触延搁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结构基础信号形式方向速度效果单个神经元多个神经元神经纤维突触电信号电信号→化学信号→电信号可双向传导单向传递迅速较慢使未兴奋部位兴奋使下一个神经元兴奋或抑制课堂小结兴奋在神经纤维上的传导与在神经元之间传递的比较1、下图为突触结构模式图，对其描述正确的是（

）A．a为突触，此处发生电信号→化学信号→电信号的转变，信息传递需要能量B．①中物质通过协助扩散释放至②中C．结构③膜电位的变化与细胞膜的选择透过性无关D．②中的液体为组织液，其中可能含有能被③特异性识别的物质D课堂练习巩固练习2.如图为突触传递示意图，其中②为抑制类递质，下列叙述错误的是（

）A.①和③都是神经元细胞膜的一部分B.②经胞吐进入突触间隙的过程需耗能C.②发挥作用后会被快速清除或回收D.②与④结合使Na＋通道打开，Na＋内流D当兴奋传导至突触小体时，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。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，使突触后膜不能产生兴奋，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。肉毒杆菌毒素被用于美容除皱拓展一：兴奋传递中电流表指针的偏转问题1.若电极两处同时兴奋，则电流表指针不偏转，如刺激图1中的___点。2.若电极两处先后兴奋，则电流表指针发生____次方向相___的偏转，如刺激图1中的____点和图2中的____点。3.若两电极只有一处兴奋，则电流表指针发生一次偏转，如刺激图2中的____点。c两反abc巩固练习为了探究兴奋在神经元轴突上的传导是双向的还是单向的，某兴趣小组做了以下实验：取新鲜的神经—肌肉标本(实验期间用生理盐水湿润标本)，设计了下面的实验装置图(c点位于两电极之间的正中心，指针偏转方向与电流方向一致)。下列叙述不正确的是（

）A.神经元轴突与肌肉之间的突触结构由突触

前膜、突触间隙和突触后膜构成B.若为双向传导，则电刺激d点，肌肉会收缩且电流计指针偏转2次C.电刺激c处，神经纤维上的电流计指针不会偏转，因此c点无法探究得出正确结论D.兴奋在ac之间的传导所用的时间比兴奋从c点到肌肉所用的时间短C拓展二：兴奋传导和传递的实验探究1.探究兴奋在神经纤维上的传导拓展二：兴奋传导和传递的实验探究1.探究兴奋在神经元之间的传递【任务】请同学们以小组为单位，完成实验设计三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害兴奋剂和毒品等也大多是通过突触起作用的。1.概念：

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、吗啡、大麻、可卡因等国家规定管制的其他能够使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品。三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害①某有毒物质使分解乙酰胆碱的酶失活，据此分析，突触后膜将持续______兴奋②某些物质阻止乙酰胆碱的合成或释放，则突触后膜_________不能兴奋③突触后膜受体被某些物质占据，使得乙酰胆碱与受体无法结合，导致突触后膜_________不能兴奋①影响神经递质的释放②影响神经递质与受体的结合③影响神经递质的清除2.作用机理：巩固练习

已知乙酰胆碱是神经—肌肉“接头”处的兴奋性递质，毒扁豆碱可使乙酰胆碱酯酶(水解乙酰胆碱)失去活性；肉毒杆菌毒素可阻断乙酰胆碱释放；箭毒与乙酰胆碱受体强力结合，不能使阳离子通道开放。针对三组坐骨神经—腓肠肌标本，分别用上述三种物质处理“接头”，再用针刺激坐骨神经，不会出现腓肠肌收缩的物质有____________________。肉毒杆菌毒素、箭毒三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害3.吸食毒品的危害：【思考讨论】请同学们阅读P30相关内容，思考：（1）吸食毒品使人短暂性产生快感的原因是什么？（2）吸毒成瘾的原因是什么？（3）吸食毒品有哪些危害？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这样，导致突触后膜上_______________④当可卡因药效失去后，由于____________，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