2.3 神经冲动的产生和传导（第1课时）课件-高二上学期生物人教版（2019）选择性必修一

第二章神经调节第三节

神经冲动的产生和传导问题探讨

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？经过了耳蜗（感受器）、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（传出神经末梢和肌肉）等结构。赛场上，发令枪一响，运动员会像离弦的箭一样冲出。现在世界田径比赛规则规定，在枪响后0.1s内起跑被视为抢跑。问题探讨

讨论:2.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0.1s。赛场上，发令枪一响，运动员会像离弦的箭一样冲出。现在世界田径比赛规则规定，在枪响后0.1s内起跑被视为抢跑。兴奋在反射弧中是以什么形式传导的？它又是怎样传导的？一、兴奋在神经纤维上的传导资料1：1786年一天，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”。坐骨神经腓肠肌一、兴奋在神经纤维上的传导资料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。电流计共发生了两次方向相反的偏转。实验证明：在神经系统中，兴奋是以_________的形式沿着神经纤维传导的。

这种电信号也叫做_____________。电信号神经冲动一、兴奋在神经纤维上的传导ab++静息指针不发生偏转说明：神经表面各处点位相等一、兴奋在神经纤维上的传导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-●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●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-ab++-左侧刺激指针向右偏转●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●说明：b处为负电位，电流方向为

指针偏转方向一、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，b处恢复为正电位，a、b两处电位差为零一、兴奋在神经纤维上的传导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。一、兴奋在神经纤维上的传导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？将电位计的一个电极刺入细胞膜内，而另一个电极留在细胞膜外。瞬间记录仪上出现了一个电位跃变。说明：神经细胞未受到刺激时，细胞膜内外存在

，且_______比_______低

70mV。当微电极都插在细胞膜外时，电位计无示数，随意调整电极位于膜外的位置，电位计均无示数，说明：____________________________神经细胞外各处的电位相等。电位差膜内膜外当膜未受刺激时：膜未受刺激时，膜内电位低，膜外电位高，细胞膜两侧的电位表现为内负外正，称为静息电位。理论上细胞内液和外液都是电中性的，为什么膜内外却存在电位差呢？＋－1、静息电位的形成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。一、兴奋在神经纤维上的传导一、兴奋在神经纤维上的传导我们先补充一点知识钠钾泵通过什么运输方式运输Na+和K+？还有其他运输Na+和K+的通道吗？主动运输；有，钠离子和钾离子通道。它们是怎么运输的？这些通道是怎么配合的？接下来我们来分析。膜内膜外钾离子钠离子钠钾泵钾离子高钾离子低钠离子高钠离子低生物电是如何产生的？生物体内什么物质带电？举例说明。如何解释膜未受刺激时，膜内外就存在电位差（静息电位）？假设1：静息电位是K+外流导致的。假设2：静息电位是Cl-内流导致的。细胞外液中主要的阳离子和阴离子是

；细胞内液中主要的阳离子是

，

带负电的主要是

。膜内外离子分布不均衡是

运输所致。理想神经元分析：细胞外液单位：mmol/L3K+117Na+120Cl-0A-细胞内液90K+30Na+4Cl-116A-—————+++++Na+和Cl-K+

蛋白质（A-）主动1、静息电位的形成【资料3】

科学家通过实验发现：改变细胞外液K＋浓度，静息电位会发生显著变化。例如增大膜外K＋浓度，静息电位会由-70mV变为-60mV。改变Cl-浓度，未受刺激时膜电位基本没有变化。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K+顺浓度梯度向膜外扩散（K+外流）膜电位变现为：内负外正

①神经细胞膜内K+浓度比膜外高。②静息状态下，细胞膜上K+通道蛋白打开。静息电位形成的原因：膜内膜外钾离子钠离子钠钾泵钾离子高钾离子低钠离子高钠离子低在未受到刺激时，神经细胞外的Na+比膜内高，K+浓度比膜内低。静息时，K+通道蛋白打开，膜对K+的通透性大，造成K+外流，使膜外的阳离子浓度高于膜内，出现外正内负的现象，叫静息电位。膜内膜外钾离子高钾离子低钠离子高钠离子低K+通道1一直打开Na+通道关闭在未受到刺激时，神经细胞外的Na+比膜内高，K+浓度比膜内低。静息时，K+通道蛋白打开，膜对K+的通透性大，造成K+外流，使膜外的阳离子浓度高于膜内，出现外正内负的现象，叫静息电位。K+通道2关闭枪乌贼巨轴突枪乌贼巨轴突刺激静息电位

：神经纤维未受刺激时的状态动作电位

：神经纤维受刺激时的状态2、动作电位的形成①②①为

电位，电位表现为

。原因是

。K+外流静息内负外正1、②对应的时间里，膜内外的电位发生了什么变化？膜内电位逐渐

，膜外电位逐渐

。d点的电位表现为

。升高降低2、如何解释刺激神经细胞膜时，膜内电位逐渐升高，膜外电位逐渐降低（动作电位）？内正外负假设：动作电位是Na+内流导致的。K+外流2、动作电位的形成【资料4】科学家用不含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。据以上资料可知：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Na+顺浓度梯度向膜内扩散（Na+内流）膜电位变现为：内正外负

①神经细胞膜外Na+浓度比膜外高。②受到刺激时，细胞膜上Na+通道蛋白打开。动作电位形成的原因：2、动作电位的形成膜内膜外钾离子高钾离子低钠离子高钠离子低K+通道1

受到刺激时，细胞膜对Na+的通透性增加，Na+

内流，使兴奋部位膜内侧阳离子浓度高于膜外侧，膜电位表现为外负内正，称为动作电位，并与相邻部位产生电位差。刺激Na+通道打开K+通道2还未打开①②③④1、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）3、静息电位的恢复膜内膜外刺激膜内膜外刺激------++++++++++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+++++++++++++++--------------------膜内膜外------+++++K+通道2打开++++++++++++++++++++--------------------K+外流膜内膜外------++++++++++++++++++++---------------未兴奋部位+++++-----K+通道2打开K+外流膜内膜外------++++++++++++++++++++---------------未兴奋部位+++++-----兴奋部位K+通道2关闭钠钾泵继续发挥作用恢复原状Na＋

Na＋

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

----------------

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

Na＋

++++++++--------Na＋

Na＋

Na＋

Na＋

Na＋

Na＋

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一、兴奋在神经纤维上的传导-+-------------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++兴奋部位未兴奋部位未兴奋部位刺激4.局部电流的形成（1）兴奋传导方向：从兴奋部位传导到未兴奋部位-+-------------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++刺激（2）局部电流方向：①膜外从未兴奋部位传导到兴奋部位，与兴奋传导方向相反②膜内从兴奋部位传导到未兴奋部位，与兴奋传导方向相同一、兴奋在神经纤维上的传导兴奋部位未兴奋部位未兴奋部位4.局部电流的形成-+-------------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++刺激（3）兴奋传导形式：电信号（局部电流、神经冲动）一、兴奋在神经纤维上的传导兴奋部位未兴奋部位未兴奋部位4.局部电流的形成-+-------------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++刺激（4）兴奋传导特点：双向传导一、兴奋在神经纤维上的传导兴奋部位未兴奋部位未兴奋部位4.局部电流的形成思考：以上是用蛙的坐骨神经实验，那么兴奋在生物体内的反射弧上的传导是也双向传导的吗？双向传导的前提除神经纤维需离体之外，刺激还不能发生在神经元的端点；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。兴奋在神经纤维上的传导方向解析②在反射过程中①在离体的神经纤维上传导方向：________传导方向：_________单向传导双向传导

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。原因：原因：一、兴奋在神经纤维上的传导1．未受到刺激时（静息状态）的膜电位：_______

兴奋区域的膜电位：____________3．电流方向在膜外由____________流向__________

在膜内由____________流向_____________4．兴奋传导方向与膜外电流方向

，与膜内电流方向_____________内负外正内正外负未兴奋部位兴奋部位兴奋部位未兴奋部位电信号5．兴奋在神经纤维上的传导方式：_____________相反相同2．兴奋状态时膜电位变化

由内负外正变为内正外负一、兴奋在神经纤维上的传导6、膜电位曲线解读刺激①a点之前——静息电位主要表现为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。一、兴奋在神经纤维上的传导④ef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,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）刺激6、膜电位曲线解读注意：（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，K+始终膜内多于膜外，Na+始终膜外多于膜内；（3）整个过程中，动作电位的传导不会随着时间而衰减。反射的发生不仅需要完整的反射弧，还需要适宜的刺激。如图所示将刺激强度逐渐增加(S1～S8)，一个神经细胞细胞膜电位的变化规律：①刺激要达到一定的强度才能诱导神经细胞产生动作电位；资料分析：②刺激强度达到S5以后，随刺激强度增加动作电位基本不变。7.膜电位的测量方法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，8、膜电位的影响因素小试牛刀b、d点

，电表

发生偏转。

点先兴奋，

点后兴奋，电表发生

次相反偏转(即先向

后向

偏转)1.刺激a点:2.刺激c点:bd两同时兴奋不左右小试牛刀3.刺激c点:

点先兴奋，

点后兴奋，电表发生

次相反偏转(即先向