【高中生物】2023-2024学年 人教版 选择性必修一 神经冲动的产生和传导 课件

第3节神经冲动的产生和传导目标素养1.结合模型图例,分析兴奋在神经纤维上的传导机制,形成结构与功能观。2.概述兴奋在神经元之间的传递过程及特点,培养分析与综合、归纳与概括的科学思维,提升实验设计及对实验结果分析的能力。3.关注滥用兴奋剂和吸食毒品的危害,并能够向他人宣传这些危害,拒绝毒品。知识概览一、兴奋在神经纤维上的传导1.传导形式:电信号(神经冲动)。2.传导机理静息状态时:膜主要对K+有通透性,造成

K+

外流,细胞膜两侧的电位表现为

内负外正

。

↓受到刺激时:神经细胞兴奋,细胞膜对Na+的通透性增加,造成

Na+

内流,膜两侧的电位表现为

内正外负

;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,形成了

局部电流

。

↓恢复静息状态:

局部电流

又刺激相近的未兴奋部位发生同样的电位变化,将兴奋向前传导,后方又恢复为

静息电位

。3.传导特点:双向

传导(离体状态下)。微思考1为什么兴奋在离体神经纤维上的传导有双向性?提示:受刺激部位与两侧部位均有电位差,均能形成局部电流。2.神经细胞受到适宜刺激时,膜外的Na+以哪种跨膜运输方式进入细胞内?提示:协助扩散。微判断11.神经细胞静息电位形成的主要原因是K+外流。(√)2.刺激神经纤维中部,产生的兴奋可以沿神经纤维向两侧传导。(√)微训练11.静息电位和动作电位的形成机制分别是(

)A.K+外流、Na+外流B.K+内流、Na+内流C.K+外流、Na+内流D.K+内流、Na+外流答案:C2.下列有关离体神经纤维上动作电位的产生与传导的叙述,正确的是(

)A.受刺激后的神经纤维膜上兴奋的传导是单向的B.神经纤维膜对Na+通透性的降低会导致动作电位变小C.各条神经纤维动作电位彼此影响,并随传导距离延长而变小D.动作电位的产生是由K+内流形成的答案:B解析:兴奋在离体神经纤维上的传导是双向的,A项错误。当神经纤维膜对Na+的通透性降低时,会影响Na+内流的数量,导致动作电位变小,B项正确。兴奋在神经纤维上的传导具有绝缘性和不衰减性,C项错误。动作电位的产生是由Na+内流形成的,D项错误。二、兴奋在神经元之间的传递1.结构基础(1)突触由图中[b]

突触前膜

、[c]

突触间隙

、[d]

突触后膜

三部分组成。

(2)其他结构。①图中a是指神经元的

轴突

末梢,形成的膨大部分为

突触小体

。

②图中e、f、g分别指

突触小泡

、

神经递质

、

受体

。2.突触的常见类型

A.

轴突—胞体

型,图示为

。

B.

轴突—树突

型,图示为

。

3.兴奋在突触中的传递过程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→神经递质通过突触间隙

扩散

到突触后膜的受体附近→神经递质与

突触后膜上的受体

结合→突触后膜上的

离子通道

发生变化,引发电位变化→神经递质被

降解或回收

。

4.传递特点及原因(1)传递特点:

单向传递

。

(2)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上。

5.与肌肉或腺体的关系: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引起

肌肉的收缩或腺体的分泌

。微思考21.突触前膜释放的神经递质是否属于内环境的成分?说明理由。提示:是。因为神经递质要经突触前膜释放到突触间隙,突触间隙内的液体是神经细胞间的组织液,因此突触前膜释放的神经递质属于内环境的成分。2.为什么兴奋在神经元之间传递的速度比在神经纤维上的慢?提示:一般情况下,相邻的神经元之间并不是直接接触的,而是形成突触,兴奋在突触间传递要完成电信号→化学信号→电信号的转换。微训练2右图表示突触的亚显微结构,下列叙述错误的是(

)A.①中的内容物叫神经递质B.②处的液体为组织液C.在b上发生化学信号→电信号的转变D.兴奋从细胞b传到细胞a答案:D解析:兴奋从细胞a传到细胞b。三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害1.机理:有些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

酶的活性

。2.作用位点: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

。兴奋剂和毒品等大多是通过

突触

来起作用的。3.兴奋剂原是指能提高

中枢神经系统

机能活动的一类药物,具有增强人的兴奋程度、提高

运动

速度等作用。4.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他能够使人形成瘾癖的

麻醉药品和精神药品

。

微判断21.毒品包括国家规定管制的使人形成瘾癖的麻醉药品。(√)2.有些兴奋剂就是毒品,它们会对人体健康带来极大的危害。(√)3.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。(√)一

兴奋在神经纤维上的传导问题探究下图为枪乌贼的离体神经纤维上兴奋的产生与传导模式图,请分析回答下列问题。(1)未受刺激时,K+和Na+在神经元内外的浓度高低分别是怎样的?提示:未受刺激时,K+在细胞内的浓度远远高于细胞外,Na+在细胞外的浓度远远高于细胞内。(2)静息电位和动作电位形成的原因分别是什么?提示:静息电位产生和维持的主要原因是K+外流,膜外侧阳离子浓度高于膜内侧,细胞膜两侧的电位表现为内负外正;动作电位产生的主要原因是神经纤维某一部位受到刺激时,Na+内流,使兴奋部位膜内侧阳离子浓度高于膜外侧,细胞膜两侧的电位表现为内正外负。(3)图中膜内、外都会形成局部电流,请写出它们的电流方向(用字母和箭头表示)。兴奋传导的方向与电流方向有什么关系?提示:膜内的电流方向是a←b→c,膜外的电流方向是a→b←c。兴奋传导的方向与膜内电流方向相同,与膜外电流方向相反。(4)若将枪乌贼的离体神经纤维放入一定浓度的KCl溶液中,并给予适宜强度的刺激,神经纤维能否产生兴奋?为什么?提示:否。动作电位产生的机理是Na+内流,KCl溶液中没有Na+,无法产生动作电位。归纳总结1.传导过程2.膜电位变化曲线解读

3.溶液中K+、Na+浓度与静息电位和动作电位的关系典例剖析【例1】

如下图所示,关于神经冲动在轴突上传导的说法,错误的是(

)A.乙区域发生Na+内流B.甲区域与丙区域可能刚恢复为静息电位C.乙区域与丁区域间膜内局部电流的方向是从丁到乙D.图示神经冲动的传导方向有可能是从左到右或从右到左答案:C解析:乙区域的膜电位是外负内正,说明此时乙区域为动作电位,发生Na+内流,A项正确。由于乙区域是动作电位,如果神经冲动是从题图所示轴突的左侧传导而来,则甲区域与丙区域可能刚恢复为静息电位,B项正确。局部电流的方向是由正电位到负电位,乙区域膜内是正电位,丁区域膜内是负电位,所以乙区域与丁区域间膜内局部电流的方向是从乙到丁,C项错误。题图中只有乙区域是动作电位,因而在轴突上,神经冲动的传导方向有可能是从左到右或从右到左,D项正确。学以致用1.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.③④C.②③ D.①④答案:A二

兴奋在神经元之间的传递问题探究神经递质的种类很多,但主要分为两种类型:兴奋性神经递质和抑制性神经递质。兴奋性神经递质(如乙酰胆碱、谷氨酸、天冬氨酸、去甲肾上腺素等)的突触后膜受体同时也是一种Na+通道,兴奋性神经递质与受体结合后,会引起突触后神经元去极化,进而产生兴奋;抑制性神经递质(如甘氨酸、γ-氨基丁酸等)的突触后膜受体同时也是一种Cl-通道,抑制性神经递质与受体结合后,会引起突触后神经元超极化,进而产生兴奋性突触

抑制性突触

抑制。通常,一个神经元的轴突末梢只能释放一种类型的神经递质。释放兴奋性神经递质的突触称为兴奋性突触,释放抑制性神经递质的突触称为抑制性突触。请分析回答下列问题。(1)释放到突触间隙中的兴奋性神经递质乙酰胆碱,是如何引起突触后膜产生膜电位变化的?若为抑制性神经递质γ-氨基丁酸呢?提示:突触后膜上的乙酰胆碱受体同时也是一种Na+通道,兴奋性神经递质乙酰胆碱与乙酰胆碱受体特异性结合后,会导致突触后膜上的Na+通道开放,Na+内流引起突触后膜去极化,进而产生内正外负的动作电位(兴奋);突触后膜上的γ-氨基丁酸受体同时也是一种Cl-通道,抑制性神经递质γ-氨基丁酸与γ-氨基丁酸受体特异性结合后,会导致突触后膜上的Cl-通道开放,Cl-内流引起突触后膜超极化,产生抑制。(2)若突触前膜释放的神经递质与突触后膜上的受体特异性结合后,不能及时被降解或回收,会对突触后膜产生什么影响?提示:突触后膜会持续性兴奋或持续性抑制。(3)膝跳反射(如下图)的完成,需要股四头肌收缩,这说明突触①和②属于兴奋性突触还是抑制性突触?提示:突触①和②均属于兴奋性突触。

(4)要想膝跳反射正常进行,在股四头肌收缩的同时,股二头肌应该收缩还是舒张?这说明突触③属于兴奋性突触还是抑制性突触?提示:股二头肌应该舒张;突触③属于抑制性突触。归纳总结1.传递过程轻松巧记神经递质“一、二、二”2.影响神经冲动传递的因素(1)突触后膜会持续兴奋或抑制的原因:若某种有毒或有害物质使分解神经递质的相应酶变性失活,则突触后膜会持续兴奋或抑制。(2)药物、有毒或有害物质作用于突触从而阻断神经冲动传递的机制:药物、有毒或有害物质阻断神经递质的合成或释放;药物、有毒或有害物质使神经递质失活;突触后膜上的受体与药物、有毒或有害物质结合,使神经递质不能与突触后膜上的受体结合。典例剖析【例2】

已知突触前神经元释放的某种神经递质可使突触后神经元兴奋,当完成一次兴奋传递后,该种神经递质立即被分解。某种药物可以阻止该种神经递质的分解,这种药物的即时效应可导致(

)A.突触前神经元持续兴奋 B.突触前神经元持续抑制C.突触后神经元持续兴奋 D.突触后神经元持续抑制答案:C解析:如果某种药物可以阻止该种神经递质的分解,则该神经递质会持续作用于突触后膜,使突触后膜所在的神经元持续兴奋。学以致用2.止痛药不会损伤神经元的结构,却能在一段时间内阻断神经冲动的传导。用药后,检测到突触间隙中神经递质(乙酰胆碱)的量不变。试推测止痛药的作用机制是(

)A.可以与突触后膜上的受体结合B.可以与突触前膜释放的神经递质结合C.抑制突触前膜神经递质的释放D.抑制突触小体中神经递质的合成答案:A解析:止痛药不会损伤神经元的结构,用药后又检测到突触间隙中神经递质的量不变,但具有止痛作用,推测其作用机制很可能是与突触后膜上的受体结合,使神经递质失去了与突触后膜上的受体结合的机会,不能将神经冲动传递给下一个神经元,从而达到止痛的作用。三

电表指针的偏转问题问题探究下图是利用灵敏电表测定神经纤维上生物电的示意图,图中a、b、c是刺激位点,其中b处为两电极间的中点。结合图示回答下列问题。(1)单独刺激a、c处时,电表指针的偏转次数及方向是怎样的?提示:刺激a处,电表指针偏转2次,先向左偏转,再向右偏转;刺激c处,电表指针也偏转2次,先向右偏转,再向左偏转。(2)单独刺激b处时,电表指针怎样偏转?原因是什么?提示:电表指针不偏转。因为b处为两电极间的中点,刺激b处,产生的神经冲动向两侧传导,同时到达两电极处,两电极处无电位差,电表指针不偏转。归纳总结1.神经细胞表面的电位差变化分析及电表指针偏转情况若刺激点在ab段的中心,则兴奋同时到达a点和b点,两点产生的电位差相互抵消,电表指针不发生偏转。2.兴奋在神经元之间的传递及指针偏转

(1)刺激b点,由于兴奋在突触处的传递速度小于在神经纤维上的传导速度,尽管ab与bd距离相等,但a点先兴奋,d点后兴奋,所以电表指针发生两次方向相反的偏转。(2)刺激c点,兴奋只能由c点传到d点,不能由c点传到a点,a点不兴奋,d点兴奋,电表指针只发生一次偏转。典例剖析【例3】

下图是一个反射弧的部分结构示意图,甲、乙表示连接在神经纤维上的电表。在A点给予一定的电流刺激,则甲、乙电表指针发生的变化是(

)A.甲、乙都发生两次方向相反的偏转B.甲发生两次方向相反的偏转,乙不偏转C.甲不偏转,乙发生两次方向相反的偏转D.甲发生一次偏转,乙不偏转答案:D解析:当刺激A点时,产生的兴奋在相应神经纤维上进行双向传导,但突触结构决定了兴奋不能传递至右侧的神经元,所以甲只发生一次偏转,而乙不发生偏转。学以致用3.兴奋在神经纤维上是以电信号的形式传导的,已知兴奋由兴奋区向邻近的未兴奋区传导后,未兴奋区成为新的兴奋区,而原兴奋区则恢复静息状态(成为未兴奋区)且有短暂的不应期,所以兴奋不回传。下图是一个神经元的示意图,O点为PQ的中点,在O点给予一个适宜的刺激,电表指针的偏转情况以及同时在O点、M点给予相同且适宜的刺激,电表指针不偏转时M点的条件分别是(

)A.不偏转,M点与P点或Q点重合B.偏转,M点在PQ段之间C.不偏转,MP略大于或等于PQ的一半D.不偏转,MP小于或等于PQ的一半答案:C解析:刺激O点,P、Q两点的电位变化相同且同步,所以电表指针不偏转;当MP略大于或等于PQ的一半时,O点的刺激同时传到P、Q点,P点兴奋后有短暂的不应期,使M点传来的兴奋传导中断,即M点的兴奋传到P点不能再传下去,电表指针不偏转。1.神经纤维在静息时具有静息电位,受到适宜刺激时可迅速产生动作电位,这两种电位可通过仪器测量。下列能正确表示测量神经纤维静息电位的图示是(

)答案:C解析:在未受到刺激时,神经纤维处于静息状态,细胞膜两侧的电位表现为内负外正,为静息电位,所以要测量神经纤维的静息电位,两个电极要分别接在神经纤维的膜外和膜内,且电流必定是从膜外流向膜内。当两个电极均接在膜外或膜内时,由于两电极间无电位差存在,指针不偏转。2.下列各图箭头表示兴奋在神经元之间传递和神经纤维上传导的方向,其中错误的是(

)答案:C解析:神经递质只存在于突触前膜的突触小泡内,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。例如,从上一个神经元的轴突到下一个神经元的树突或胞体。3.已知突触小体释放的某种递质与突触后膜结合后,可导致突触后膜Cl-内流,使突触后膜难以兴奋。下列能正确表示突触前膜释放该种神经递质时、突触后膜接收该种神经递质后的膜电位状况以及信息的传递方向的图示是(

)答案:B解析:神经递质只能由突触前膜释放并作用于突触后膜,故兴奋在突触处的传递具有单向性;突触小体释放的某种递质与突触后膜结合后,可导致突触后膜Cl-内流,使突触后膜难以兴奋,仍保持静息电位。4.河鲀虽营养丰富,味道鲜美,但其体内的河鲀毒素毒性很大。研究表明,河鲀毒素一旦进入人体,就会像塞子一样凝固在Na+通道的入口处,导致血管运动神经和呼吸中枢麻痹,人体迅速死亡。下列说法错误的是(

)A.Na+通道受阻会使神经细胞外的Na+不能内流B.极微量的河鲀毒素有作为局部麻醉剂的可能C.河鲀毒素致人中毒的机理是导致神经冲动持续发生D.促进Na+通道开放的药物可缓解河鲀毒素中毒的症状答案:C解析:兴奋时,Na+通过离子通道由神经纤维膜外向膜内流动,若Na+通道受阻,会使神经细胞外的Na+不能内流,A项正确。由题意可知,河鲀毒素可抑制Na+内流,阻止动作电位的产生,因此极微量的河鲀毒素有作为局部麻醉剂的可能,河鲀毒素致人中毒的机理是阻止神经冲动的发生和传导,B项正确,C项错误。河鲀毒素通过堵塞Na+通道致人中毒,故促进Na+通道开放的药物可缓解河鲀毒素中毒的症状,D项正确。5.离子的跨膜运输是兴奋在神经纤维上和神经元之间传导与传递的基础。兴奋在突触处传递的过程中,突触前膜、突触后膜内外离子的移动如下图所示。请回答下列问题。(1)当兴奋传导到突触前膜时,引起突触前膜对Na+通透性的变化趋势为

。在此过程中Na+的跨膜运输方式是

。

(2)图中①至④表示兴奋引发的突触传递过程。图中过程②表示

。

(3)为研究细胞外Na+浓度对膜电位变化的影响,适当增大细胞外液中Na+浓度,当神经冲动再次传来时,膜电位变化幅度增大,原因是

。

(4)在突触部位细胞内的Ca2+主要来自细胞外。某实验小组为证明细胞内Ca2+浓度可影响神经递质的释放量,提出可供实验的两套备选方案。方案一:施加Ca2+通道阻断剂,然后刺激突触前神经元,检测神经递质的释放量。再在该实验体系中适当增大细胞外液中的Ca2+浓度,然后刺激突触前