2.3 神经冲动的产生和传导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汇报人：Cxx问题探讨短跑赛场上，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：从运动员听到枪响到作出起跑的反应，信号的传导经过了那些结构？感受器（耳）、传入神经（听觉神经）、神经中枢（大脑皮层-脊髓）、传出神经、效应器（传出神经末梢和它所支配的肌肉）讨论：短跑比赛规则中关于“抢跑”规定的科学依据是什么？人类从听到声音到做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兴奋在神经纤维上的传导PARTONE坐骨神经腓肠肌伽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。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，他还把这种电叫做“动物电”。意大利医生、生理学家伽尔瓦尼（L.Galvani）1.1兴奋在神经纤维上的传导方式1.1兴奋在神经纤维上的传导方式ab++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）先变为

电位，接着

。靠近恢复正电位负-③然后，另一电极（b处）变为

电位。负④接着又

。恢复为正电位实验过程共发生了两次方向相反的偏转一ab++静息指针不发生偏转说明：神经表面各处电位相等兴奋在神经纤维上的传导一ab++左侧刺激指针向左偏转说明：a处为负电位，电流方向为指针偏转方向-●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●兴奋在神经纤维上的传导一兴奋在神经纤维上的传导ab++左侧刺激指针恢复说明：无电流，a处恢复为正电位，a、b两处电位差为零-一ab++-左侧刺激指针向右偏转●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●说明：b处为负电位，电流方向为指针偏转方向兴奋在神经纤维上的传导一ab++-左侧刺激指针恢复说明：无电流，b处恢复为正电位，a、b两处电位差为零兴奋在神经纤维上的传导一ab++ab++-●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●ab++-●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●ab++-说明：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。兴奋在神经纤维上的传导一ab++ab++-●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●ab++-●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●ab++-说明：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。神经冲动在神经纤维上是怎样产生和传导的呢？兴奋在神经纤维上的传导一我们先补充一点知识你知道Na+和K+分别是膜内更高还是膜外更高吗？Na+膜外更高，K+膜内更高。正常细胞膜外Na⁺浓度约为膜内Na⁺浓度的12倍。膜内K+的浓度约为膜外的30倍。什么原因导致Na+和K+浓度不平衡的？钠钾泵！每消耗一个ATP分子,逆电化学梯度泵出3个钠离子和泵入2个钾离子。保持膜内高钾,膜外高钠的不均匀离子分布。兴奋在神经纤维上的传导静息电位产生机制Na+膜外膜内膜外++++++++++++++----------------------------++++++++++++++K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+K+Na+Na+Na+K+K+K+神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内K+浓度高。静息时，膜对K+的通透性大，即K+通道蛋白开放，造成K+外流，使膜外的阳离子浓度高于膜内，细胞膜两侧的电位表现为内负外正，称为静息电位。1.2神经冲动的产生和传导静息电位产生机制动画演示K+Na+K通道Na通道膜外膜内内负外正K+外流1.2神经冲动的产生和传导动作电位产生机制Na+膜外膜内膜外++++++++++++++----------------------------++++++++++++++K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+K+Na+Na+Na+K+K+K+K+Na+在受到刺激时，细胞膜对Na+的通透性增加，造成Na+内流，这个部位的膜两侧出现暂时性的电位变化，出现内正外负的现象，叫动作电位。1.2神经冲动的产生和传导动作电位产生机制K+Na+K通道Na通道膜外膜内动画演示1.2神经冲动的产生和传导局部电流的形成

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？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。Na＋

Na＋

----++++++++++++++++++++++++++++++++----------------------------++++++++--------++++++++--------Na＋

Na＋

++++++++--------Na＋

Na＋

Na＋

Na＋

Na＋

Na＋

兴奋传导过程膜内外电流方向一致吗、与兴奋传导方向有什么关系呢？1.2神经冲动的产生和传导局部电流与兴奋传导-+-------------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++兴奋部位未兴奋部位未兴奋部位刺激兴奋传导方向：从兴奋部位传导到未兴奋部位。1.2神经冲动的产生和传导-+-------------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++兴奋部位未兴奋部位未兴奋部位刺激局部电流方向：膜外从未兴奋部位传导到兴奋部位，与兴奋传导方向相反。膜内从兴奋部位传导到未兴奋部位，与兴奋传导方向相同。1.2神经冲动的产生和传导局部电流与兴奋传导兴奋传导形式：电信号（局部电流、神经冲动）-+-------------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++兴奋部位未兴奋部位未兴奋部位刺激1.2神经冲动的产生和传导局部电流与兴奋传导兴奋传导特点：在神经纤维上双向传导-+-------------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++兴奋部位未兴奋部位未兴奋部位刺激1.2神经冲动的产生和传导以上是用蛙的坐骨神经实验，那么兴奋在生物体内反射弧上的传导是也双向传导的吗？兴奋在神经纤维上的传导方向解析在反射过程中，总是从感受器一端接受刺激产生兴奋然后传向另一端，再加上反射弧中的突触也决定兴奋在反射弧中的传导方向是单向的。在中部刺激神经纤维，会形成兴奋区，而两侧临近的未兴奋区与该兴奋区都存在电位差，都可以产生电荷移动，形成局部电流，因此可以双向传导。在离体的神经纤维上：双向传导在反射弧上：单向传导1.2神经冲动的产生和传导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。这个问题如何解决呢？丹麦生理学家斯科（JensC.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。Na+进细胞，K+出细胞：Na+出细胞，K+进细胞：

协助扩散

主动运输（钠钾泵）1.2神经冲动的产生和传导①刺激a点，电流计指针如何偏转？②刺激c点（bc=cd），电流计指针如何偏转？③刺激bc之间的一点，电流计指针如何偏转？发生两次方向相反的偏转（因为b点先兴奋，d点后兴奋，即先向左后向右偏转)不偏转（因为b点和d点同时兴奋）发生两次方向相反的偏转（因为b点先兴奋，d点后兴奋，即先向左后向右偏转)兴奋在神经纤维上传导7.2电流计指针偏转问题④刺激cd之间的一点，电流计指针如何偏转？发生两次方向相反的偏转（因为d点先兴奋，b点后兴奋，即先向右后向左偏转)7.2电流计指针偏转问题1．蛙的神经元内、外Na＋浓度分别是15mmol/L和120mmol/L。在膜电位由内负外正转变为内正外负过程中有Na＋流入细胞，膜电位恢复过程中有Na＋排出细胞。下列判断正确的是（）A．Na＋流入是被动运输，排出是主动运输B．Na＋流入是主动运输，排出是被动运输C．Na＋流入和排出都是被动运输D．Na＋流入和排出都是主动运输【答案】A随堂练习2．关于神经兴奋的叙述，错误的是（）A．刺激神经纤维中部，产生的兴奋沿神经纤维向两侧传导B．兴奋在神经纤维上的传导方向是由兴奋部位至未兴奋部位C．神经纤维的兴奋以局部电流的方式在神经元之间单向传递D．在神经纤维膜外，局部电流的方向与兴奋传导的方向相反【答案】CC．兴奋以神经递质的方式在神经元之间单向传递随堂练习3．关于细胞内外K+、Na+和Cl-的叙述，错误的是（）A．Na+与神经细胞膜上兴奋传导有关B．人体血浆中K+的浓度比红细胞中的高C．神经细胞静息电位形成的主要原因是K+外流D．Na+和Cl-是形成哺乳动物血浆渗透压的主要物质【答案】B随堂练习4.关于人体神经细胞的叙述，正确的（）A.神经细胞内的Na+含量往往多于细胞外B.K+内流是产生和维持静息电位的主要原因C.静息电位与细胞膜内外特异的离子分布有关D.兴奋传导方向始终与膜外局部电流方向一致5.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能传导的动作电位，这两种电位可通过仪器测量。下列示意图能正确表示测量神经纤维静息电位的是()实战训练6.（2018全国Ⅲ卷，3）神经细胞处于静息状态时，细胞内外K+和Na+的分布特征是（）A．细胞外K+和Na+浓度均高于细胞内B．细胞外K+和Na+浓度均低于细胞内C．细胞外K+浓度高于细胞内，Na+相反D．细胞外K+浓度低于细胞内，Na+相反实战训练7.若在图甲所示神经的右侧给予一适当的刺激，则电流表偏转的顺序依次是()

A.②→①→②→③→② B.②→③→②→①→②C.③→②→①→②→③ D.③→②→①→②→③6．下图表示神经纤维在离休培养条件下，受到刺激时产生动作电位及恢复静息状态过程中的电位变化。下列有关分析错误的是（

）A．ab段神经纤维处于静息状态B．bd段的形成主要是Na+外流的结果C．若增加培养液中的Na+浓度，则d点将上移D．若受到刺激后，导致Cl-内流，则c点将下移

解析：在未受到刺激时，神经纤维处于静息状态，A正确；bd段产生了动作电位，主要是Na+内流的结果，B错误；若增加培养液中的Na+浓度，会使Na+内流的量增多，动作电位将增大，d点将上移，C正确；若受到刺激后，导致Cl-内流，则会抑制动作电位的产生，C点将下移，D正确。+40+200-20-40-60-80刺激阈电位时间/ms动作电位abcd膜电位/mV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。伸肌屈肌肌梭神经纤维电信号神经元之间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？兴奋在神经元之间的传递PARTTWO突触：突触小体与其他神经元细胞体或树突等接近，共同形成突触。突触小体：神经元的轴突末梢经多次分支，每个小枝末端都膨大成杯状或球状小体。2.1传递的结构基础——突触突触结构突触前膜（轴突膜）突触间隙（组织液）突触后膜突触突触小泡线粒体受体神经递质在突触小体内靠近突触前膜处含有大量的小泡，称为突触小泡，其内含有神经递质。2.1传递的结构基础——突触2.1传递的结构基础——突触突触类型常见A：轴突(突触前膜)——胞体(突触后膜)B：轴突(突触前膜)——树突(突触后膜)C：轴突——轴突D：树突——树突E：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2.2传递的过程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2.2传递的过程2.2传递的过程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。突触间隙信号转换：化学信号→化学信号扩散不需要神经递质的浓度温度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。2.2传递的过程神经元之间兴奋的传递只能是单方向——单向传递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。突触处兴奋的传递速度比在神经纤维上传导要慢突触处的兴奋传递需要通过化学信号的转换。轴突突触小泡突触前膜突触间隙突触后膜电信号化学信号电信号2.3传递特点神经递质本质：化学物质（主要是小分子物质）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，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，表现为抑制作用种类（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。）2.4神经递质神经递质去向神经递质会与受体分开，并迅速被降解或回收进细胞。神经递质被降解或回收的意义避免持续起作用，为下一次兴奋做准备。2.4神经递质二、兴奋在神经元之间的传递5.兴奋在神经纤维上传导与在神经元之间传递的比较项目神经纤维上的传导神经元之间的传递涉及细胞数结构基础形式方向速度效果单个神经元电信号-化学信号-电信号可双向传导单向传递迅速较慢电信号多个神经元神经纤维突触使未兴奋的部位兴奋使下一个神经元兴奋或抑制二、兴奋在神经元之间的传递兴奋在神经元之间传递①刺激a点左侧，电流计指针如何偏转？②刺激b点（ab=bd），电流计指针如何偏转？③刺激ab之间的点，电流计指针如何偏转？发生两次方向相反的偏转（因为a点先兴奋，d点后兴奋)发生两次方向相反的偏转（因为a点先兴奋，d点后兴奋）发生两次方向相反的偏转（因为a点先兴奋，d点后兴奋)7.2电流计指针偏转问题④刺激c点，电流计指针如何偏转？⑤刺激d点右侧，电流计指针如何偏转？⑥上述④⑤现象发生的原因发生一次偏转（因为a点不兴奋，d点兴奋)发生一次偏转（因为a点不兴奋，d点兴奋)神经元之间兴奋的传递只能是单方向，因为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7.2电流计指针偏转问题＋－轴突接膜电位记录装置刺激参考电极（相当于负接线柱）记录电极（相当于正接线柱）7.3膜电位变化曲线图分析7.3膜电位变化曲线图分析①a点之前——静息电位K+外流,使膜电位表现为外正内负。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。曲线分析7.3膜电位变化曲线图分析④ef段——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。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）（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，细胞膜内K+始终比膜外多，Na+始终比膜外少。c-d：此时为_______电位，电位表现为__________，此时细胞膜主要对_____有通透性，离子运输方向为__________，运输方式为____________。2.膜电位变化曲线解读a-b：此时为_______电位，电位表现为__________，此时细胞膜主要对_____有通透性，离子运输方向为__________，运输方式为____________；b-c：此时细胞主要对______有通透性，离子运输方向为___________，运输方式为____________；c：此时为零电位，内外无电位差；静息外正内负K+K+外流协助扩散Na+Na+内流协助扩散动作内正外负Na+Na+内流协助扩散拓展：膜电位的测量与电流表指针的偏转问题d：动作电位峰值，峰值大小（以及bd段斜率）与_____________________有关d-e：此时为________电位的恢复，_____通道打开，此时细胞膜主要对______有通透性，离子运输方向为_________，运输方式为___________；静息K+K+K+外流协助扩散膜内外Na+浓度差de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（主动运输），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。拓展：膜电位的测量与电流表指针的偏转问题2.膜电位变化曲线解读7.1电流计测量膜电位方法细胞外液Na+、K+浓度对电位峰值的影响细胞外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

静息电位不变，动作电位的峰值变大静息电位不变，动作电位的峰值变小静息电位绝对值变小静息电位绝对值变大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。当细胞外K+浓度上升后，细胞内K+向外扩散减少，从而引起静息电位绝对值变小。当细胞外Na+浓度上升后，细胞内Na+向内扩散增加，从而引起动作电位峰值变大。7.3滥用兴奋剂、吸食毒品的危害PARTTHREE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。能促进神经递质的合成和释放速率干扰神经递质与受体的结合影响分解神经递质的酶的活性兴奋剂和毒品等也大多是通过突触起作用的。3.1作用机理兴奋剂：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。具有增强人的兴奋程度、提高运动速度等作用。毒品《中华人民共和国刑法》第357条规定：毒品是指鸦片、海洛因、冰毒、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其它能够使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品。3.2兴奋剂与毒品的危害思考·讨论分析滥用兴奋剂和吸食毒品的危害可卡因既是一种兴奋剂，也是一种毒品，它会影响大脑中与愉悦传递有关的神经元，这些神经元利用神经递质——多巴胺来传递愉悦感。在正常情况下，多巴胺发挥作用后会被突触前膜上的转运蛋白从突触间隙回收。吸食可卡因后，可卡因会使转运蛋白失去回收多巴胺的功能，于是多巴胺就留在突触间隙持续发挥作用，导致突触后膜上的多巴胺受体减少。当可卡因药效失去后，由于多巴胺受体已减少，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维持这些神经元的活动，于是形成恶性循环，毒瘾难戒。另外，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。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，最典型的是有皮下虫行蚁走感，奇痒难忍，造成严重抓伤甚至断肢自残、情绪不稳定，容易引发暴力或攻击行为。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。思考·讨论服用可卡因为什么会使人上瘾？①在正常情况下，多巴胺发挥完作用后会被突触前膜上的转运蛋白从突触间隙回收；②吸食可卡因后，可卡因会使转运蛋白失去回收多巴胺的功能，于是多巴胺就就留在突触间隙持续发挥作用，对突触后膜过多刺激。③导致突触后膜上多巴胺受体减少④当可卡因药效失去后，由于多巴胺受体减少，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维持这些神经元的活动，于是形成恶性循环，毒瘾难戒你还知道哪些毒品？如果有人劝你吸食毒品，你会怎样的方式拒绝？思考·讨论冰毒可卡因吗啡摇头丸海洛因罂粟如果有人劝吸食毒品，拒绝的方式可以是说明毒品对身心健康以及社会的危害，并指出吸食毒品是违法行为。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？思考·讨论毒品对个人身心的毒害：成瘾者身体因慢性中毒，会产生各种不适感、免疫力下降，还会出现各类疾病，甚至精神错乱，中毒死亡。对家庭的危害：成瘾性使吸毒人员戒毒困难，长期吸毒极大的增加家庭开支；长期吸毒会造成慢性中毒，体力衰弱，劳动力下降甚至完全丧失，从而影响家庭收入。对社会的影响：吸毒人员的自我评价下降，在社会经济生活方面的角色功能降低，从而影响社会财富的创造和积累，给社会带来了经济损失。由于吸毒者对毒品的依赖性，为了寻找毒品，吸毒人员常会丧失理智和思维能力，可能会导致各种异常行为尤其是违法犯罪行为的发生。3.2兴奋剂与毒品的危害禁毒工作实行以预防为主，综合治理，禁种、禁制、禁贩、禁吸并举的方针；参与制毒、贩毒或引诱他人吸毒，都会受到法律的严惩；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。2008年，《中华人民共和国禁毒法》正式施行；该法明确指出，禁毒是全社会的共同责任；新型毒品必须知道的那些事情景视频：思维训练推断假说与预期由此，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。思维训练讨论：在进行这个实验时，科学家基于的假说是什么？实验预期是什么？假说：支配心脏的副交感神经可能是释放了某种化学物质，该物

质可以使心脏减慢。实验预期：从A心脏的营养液中注入B心脏的营养液中，B心脏的

跳动也会减慢。发现问题提出假说实验预期1.兴奋在神经元之间传递如下图所示。下列叙述错误的是(

)。A.神经递质是从①处释放的B.兴奋传递需要的能量主要来自④C.神经递质通过③的方式为胞吞D.神经递质作用于突触后膜,使突触后膜产生兴奋或抑制实战训练2.有