2.3 神经冲动的产生和传导课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版选择性必修1

第二章神经调节第三节神经冲动的产生和传导1“生物电”的发现1786年加尔瓦尼意外发现，用两种金属导体把蛙的神经和肌肉连接起来，会使肌肉收缩，他指出这是因为神经肌肉组织具有内在形式的电流。他把这种现象归因于“动物电”。伏特重复了加尔瓦尼的实验，认为这纯属物理现象。是因为连接神经和肌肉的是不同种类的导体。（伏特因此发明了世界上第一个直流电池）21820年电流计发明后提出“静息电位”和“动作电位”概念。1902年朱利叶斯·伯恩斯坦（JuliusBernstein）提出生物电发生的“膜学说”，认为静息电位的形成与细胞膜对K+的通透性有关。静息时，神经元膜两侧电位为内负外正，此时膜电位被称为静息电位。但由于当时科技限制，该学说未被实验证实。(一是由于未找到有效的实验材料；二是要想测量膜两侧的电位差，必须要将一个电极插入细胞内，这就要求插入的记录电极直径很细，不能损伤细胞，插入处也不能漏电。)3“生物电”的发现“生物电”的发现1936年英国两位科学家艾伦·霍奇金和安德鲁·赫胥黎发现了枪乌贼的神经（轴突直径可达1mm，而一般脊椎动物的轴突直径不超过0.02mm）4“生物电”的发现1939年两位科学家将直径为0.1mm，内部充满海水的毛细玻璃管纵向插入枪乌贼大神经轴突的断端，作为细胞内电极，而将另一电极置于浸泡细胞的海水中。于是在毛细管尖端和细胞外电极之间记录到约50mV的电位差，胞质为负。这样，他们便利用枪乌贼巨大轴突首次记录到膜两侧的静息电位。更令人惊喜的是，两人还第一次记录到了动作电位（跨膜电位超过零电位而呈瞬时的内正外负的现象）。56“生物电”的发现1945年赫胥黎听了奧古斯特·克罗（AugustKrogh）有关离子穿越生物膜的一个报告。他讲到细胞膜两侧的钠离子也能进行交换。1947年霍奇金和卡茨发现，当把神经纤维放到没有钠离子的溶液里时，就不能产生神经冲动。如果溶液中的钠离子浓度很低，那么神经冲动时的动作电位也小，而如果钠离子浓度很高，动作电位也大，并且这些效应都是可逆的。1949年开始了一系列电压钳位的实验测定了神经冲动时的钠离子流和钾离子流。约翰·卡鲁·埃克尔斯爵士，艾伦劳·埃德·霍奇金，安德鲁·赫胥黎1963年诺贝尔生理学奖或医学奖“发现在神经细胞膜的外围和中心部位与神经兴奋和抑制有关的离子机理”北京时间8月5日凌晨，巴黎奥运男子100米决赛上演，比赛的竞争非常惨烈，8名选手全部打开10秒大关，莱尔斯以0.005秒的微弱优势，力压牙买加选手汤普森夺冠。问题探讨赛场上，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。

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。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。一、兴奋在神经纤维上的传导①实验方法在蛙的坐骨神经上放置两个微电极，并将它们连接到一个电流表上：脊柱腓肠肌坐骨神经9(1)蛙的坐骨神经表面电位变化实验1.传导形式：神经冲动②实验现象①静息时,电表_____测出电位差,说明静息时神经表面各处电位______没有相等②当刺激到达a处时，a处先变为___电位，接着____________恢复正电位负③然后，另一电极（b处）变为____电位负④接着又_____________恢复为正电位刺激不偏转向左偏转向右偏转不偏转不偏转10③实验结论在神经系统中，兴奋是以_________的形式沿着神经纤维传导的电信号这种电信号也叫做_____________神经冲动11兴奋传导时，神经表面会出现电位变化，神经细胞内部电位是否也会有变化？(1)静息电位①概

念：静息时，神经元膜两侧电位为内负外正，此时膜电位被称为静息电位。②产生机理：细胞膜主要对K+有通透性，造成K+外流。2.神经冲动的产生静息时神经元和肌肉细胞膜内、外某些离子的浓度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细胞外的Na+浓度比膜内高，K+浓度比膜内低

神经细胞Na+、K+分布特点:兴奋在神经纤维上以电信号传导——静息状态①神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内K+浓度高。②静息状态下，细胞膜上K+通道蛋白打开。K+外流Na+膜外膜内膜外++++++++++++++----------------------------++++++++++++++K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+K+Na+Na+Na+K+K+K+K+通道开放，K+外流，内负外正（静息电位）被动运输(协助扩散)放大内负外正阳离子(K+)到细胞外，细胞内留下氨基酸类阴离子兴奋在神经纤维上以电信号传导——兴奋状态①神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内K+浓度高。②受到刺激时，细胞膜上Na+通道蛋白打开。Na+内流Na+膜外膜内膜外++++++++++++++----------------------------++++++++++++++K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+K+Na+Na+Na+K+K+K+K+Na+Na+Na+通透性增加Na+

内流内正外负动作电位被动运输(协助扩散)放大刺激++++++------内正外负小结-+--++++++++++---------+--++++++++++--------Na++++++---+++----+++----+++++---+++----+++----Na++-++++++--+-------+++-+-++++++--+-------+++-Na+未兴奋部位（静息状态）兴奋部位（兴奋状态）刺激K+外流Na+内流静息电位(内负外正)动作电位(内正外负)局部电流未兴奋部位刺激Na+内流恢复-+-------------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++适宜刺激兴奋在神经纤维上双向传导——离体状态-+-------------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++适宜刺激-+--------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++适宜刺激----传导方向：双向传导传导形式：局部电流兴奋在神经纤维上双向传导——离体状态++++++++++----

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

+++--------------++++++++++----+++++++++++--------------++++--------------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未兴奋部位刺激神经冲动传导方向：

与膜外局部电流方向相反与膜内局部电流方向相同①兴奋在反射过程中传导方向：单向传导②兴奋在离体的神经纤维上传导方向：双向传导在反射过程中，兴奋只能从感受器传到效应器，因此，在生物体内的反射弧上，兴奋在神经纤维上的传导方向是单向的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。膜内外的离子浓度差是如何维持的？23由Na+-K+泵主动运输来维持，将Na+运出细胞，K+运回胞内。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,属于主动运输,需消耗能量。电流表指针偏转问题【例】请回答以下有关电流表指针偏转的问题。(1)未受刺激时,电流表指针。

(2)若在d处给予适宜刺激,电流表指针。

(3)若在ab中点c处给予适宜刺激,电流表指针。不偏转发生两次方向不同的偏转先左后右不偏转d膜电位的测量方法膜电位(电位差)=膜内电位-膜外电位

大本P23

主要表现为K+外流（协助扩散）,使膜电位表现为外正内负。

少量Na+电压门控通道打开，Na+少量内流(协助扩散）。 K+电压门控通道打开，K+大量外流（协助扩散）,膜电位恢复为静息电位后,K+电压门控通道关闭。

大量Na+电压门控通道打开，Na+大量内流(协助扩散）,导致膜电位迅速逆转,表现为外负内正。26abf①ab点之前：②bc段：③cd段：同时，钠钾泵激活，排钠摄钾（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。c④de段：d⑤ef段

：某些阳离子内流，K+外流，与钠钾泵的共同作用，最终回到稳定的静息电位。K+外流协助扩散Na+少量内流(协助扩散）Na+大量内流(协助扩散）K+大量外流（协助扩散）钠钾泵激活，排钠摄钾（主动运输)阳离子内流，K+外流，钠钾泵主动运输e峰值大小与膜内外Na+的浓度差有关e膜电位/mV0时间/msabcdf刺激-70mv35mv（峰电位）（阈电位）2.传导过程：1.兴奋传导形式：

。电信号（或神经冲动）ab段静息电位：K+外流→内负外正。①K+通道打开(协助扩散)；②平衡时，膜内K+浓度仍高于膜外bc段动作电位形成：Na+大量内流。①Na+通道打开(协助扩散)；②膜电位差距迅速缩小cd段动作电位形成：足量Na+内流至平衡，膜电位逆转→内正外负，①Na+内流整个过程，膜外Na+浓度仍高于膜内；②峰值大小与膜内外Na+的浓度差有关零电位：内外无电位差de段静息电位恢复：K+通道打开后逐渐关闭，K+大量外流,膜电位恢复为静息电位后,K+通道关闭(协助扩散)。ef段：①Na+-K+泵，排钠吸钾，维持膜外Na+高，膜内K+高，为下一次兴奋做准备（主动运输）动作电位：兴奋和未兴奋部位之间由于电位差的存在而发生电荷移动（膜外电位为0点位）膜电位(电位差)=膜内电位-膜外电位

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。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？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。【拓展应用】28溶液中离子浓度变化静息电位变化动作电位变化适当降低溶液中Na+浓度适当增加溶液中Na+浓度适当降低溶液中K+浓度适当增加溶液中K+浓度不变峰值减小不变峰值增大绝对值增大不变不变绝对值减小29刺激神经纤维的某个部位时，这个部位会形成动作电位（内正外负的兴奋状态），那兴奋是如何从这个受刺激的部分往下传导的呢？30【阅读】课本P28—P29，思考以下问题：（5min)1.什么是突触小体？什么是突触？2.兴奋如何从一个神经元传递到另一个神经元？3.为什么兴奋在神经元之间的传递是单方向的？4.神经递质发挥作用后去向？为什么神经递质最终要降解或回收？5.兴奋在神经纤维上的传导与神经元之间的信号传递速度一样吗？一.兴奋在神经元之间传递在完成一个反射（膝跳反射）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。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?思考一.兴奋在神经元之间传递一般，两个神经元之间有20-30nm左右的空隙电信号？化学信号？一.兴奋在神经元之间传递神经元轴突末梢的小枝末端膨大，呈杯状或球状，叫作突触小体。突触小体可以与其他神经元细胞体或树突等相接近，共同形成突触。一.兴奋在神经元之间传递突触类型：①神经元之间a:轴突—细胞体型b:轴突—树突型思考：突触只能连接神经元与神经元之间吗？一.兴奋在神经元之间传递突触类型：②神经元与肌肉和腺体a.轴突—肌肉型b.轴突—腺体型肌肉的收缩腺体的分泌1.突触小体一.兴奋在神经元之间传递突触小泡神经递质线粒体突触小体(提供能量)(高尔基体,内含神经递质)神经递质主要有：乙酰胆碱、氨基酸类（如谷氨酸、甘氨酸）5-羟色胺、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素等。（与受体结合发挥作用，后面详讲）兴奋传导的方向受体2.突触结构突触小泡神经递质线粒体兴奋传导的方向(提供能量)(高尔基体,内含神经递质)突触前一个神经元的轴突（突触小体的膜）（充满组织液）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突触前膜突触间隙突触后膜本质：糖蛋白离子通道特异性受体突触=突触小体？≠3.兴奋的传递过程突触小泡神经递质线粒体兴奋传导的方向(提供能量)(高尔基体,内含神经递质)问题1：突触前膜点位变化是如何引发胞内神经递质释放的？兴奋到达突触前膜所在的轴突末梢，Ca2+内流,突触小泡向突触前膜移动并释放神经递质，（电信号→化学信号）问题2：神经递质如何作用于突触后膜使其产生兴奋？神经递质通过突触间隙扩散到突触后膜的受体附近并与其结合，形成递质-受体复合物。突触后膜上的Na+打开，引发电位变化（化学信号→电信号）3.兴奋的传递过程突触小泡神经递质线粒体兴奋传导的方向(提供能量)(高尔基体,内含神经递质)回收或降解目的?避免持续发挥作用问题3：神经递质发挥作用后的没有如何？神经递质与受体分开后的去向是迅速被降解（乙酰胆碱被乙酰胆碱酯酶降解）或回收（多巴胺通常被转运体回收）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.兴奋的传递过程思考：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？不一定，下一个神经元兴奋或抑制。主要与释放的神经递质有关！4.神经递质种类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，突触后膜产生动作电位，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（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、5-羟色氨等。）突触小泡神经递质线粒体兴奋传导的方向(提供能量)(高尔基体,内含神经递质)5.突触小结兴奋突触前膜（Ca2+内流）(突触小泡，胞吐)神经递质释放扩散突触后膜(特异性受体)引发电位变化刺激电信号化学信号电信号(兴奋或抑制或肌肉收缩或腺体分泌)突触间隙6.传递特点①单向传递②传递速度比在神经纤维上慢请尝试分析各特点的原因。（速度快）（速度快）（速度慢）6.突触信息传递特点①单向传递：神经递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜。②传递速度比神经纤维上慢：

突触处的兴奋传递需要通过化学信号的转换

③总和性：突触末梢引起较多递质释放,产生局部电位之总和达到临界

水平时,可诱发突触后神经元兴奋。④对内环境变化的敏感性：

缺氧、二氧化碳浓度升高等均可改变突触部位的传递能力。⑤易疲劳性：

高频率的神经冲动持续通过突触,使神经递质释放速度超过合成速度,导致神经递质耗竭。思考：请尝试分析突触信息传递特点

①单向传递原因：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。②传递速度比在神经纤维上慢的原因。原因是神经递质储存于突触前膜的突触小泡中，只能由突触前膜释放，然后作用于突触后膜。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7.兴奋在神经纤维上的传导与在神经元之间传递的比较8.拓展延伸①刺激a点左侧,电流计指针如何偏转？②刺激b点（bc=cd），电流计如何偏转？发生2次方向相反的偏转（因为a点先兴奋，d点后兴奋）2次、相反（因为a点先兴奋，d点后兴奋）③刺激ab之间的点，电流计指针如何偏转？2次、相反（因为a点先兴奋，d点后兴奋）④刺激c点，电流计指针如何偏转？⑤刺激d点右侧，电流计如何偏转？⑥上述④⑤现象发生的原因是？1次偏转（因为a点不兴奋，d点兴奋）1次（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（因为神经递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜）【现学现用】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A①突触后膜上受体位置被某种有毒物质占据,

则神经递质不能与之结合；②药物或有毒、有害物质阻断神经递质的合成或释放；③药物或有毒、有害物质使神经递质失活。思考延伸：当药物或有毒、有害物质作用于突触，从而阻断神经冲动的传递的原因？【现学现用】乙酰胆碱可作为兴奋性的神经递质，人体内还有抑制性神经递质，一般一个神经元只释放一种神经递质。下图为某同学手指接触到针尖引起的缩手反射示意图，a~e表示不同的神经元。回答下列问题：若刺激神经纤维上的N点，神经元b无电位变化，原因是_______________________________；发生缩手反射时伸肌舒张，神经元d兴奋而e不兴奋，其原因可能是______________________________________________________________。兴奋在神经元之间传递是单向的神经元d释放抑制性神经递质使神经元e不兴奋，进而使伸肌舒张结构类型突触突触前膜突触间隙突触后膜→突触小体→突触小泡（高尔基体,神经递质）→充满了组织液→离子通道→神经递质受体神经元之间：神经元与肌肉和腺体：a.轴突—肌肉型b.轴突—腺体型a:轴突—细胞体型b:轴突—树突型兴奋提供突触传递过程神经冲动→轴突末梢→释放神经递质到突触间隙→与突触后膜受体结合→膜电位变化→兴奋传到下一个神经元结构变化信号转换：电信号→化学信号→电信号单向传递、比神经纤维上慢、总和性、敏感性、易疲劳性神经递质种类兴奋性：抑制性：Cl-通道打开，Cl-内流，强化静息电位，后膜难兴奋分泌方式：胞吐（单向传递）；化学物质阻断兴奋传递的影响：与神经递质争夺受体上的结合位点阻断神经递质的合成或释放；使神经递质失活。Na+通道打开，Na+内流，突触后膜产生兴奋去向：被降解或回收兴奋在神经元之间的传递知识小结特点：自主阅读教材P30，思考并解决以下问题1.化学物质对神经系统的影响主要表现在哪些方面？2.简述兴奋剂与毒品概念及作用；毒品有哪些类型？3.服用可卡因为什么会使人上瘾？试分析可卡因容易使人上瘾的原因？4.面对滥用兴奋剂、吸食毒品等问题，我们能做什么？二.滥用兴奋剂、吸食毒品的危害a.能够对神经系统产生影响，其作用位点往往是______；1.兴奋剂作用位点和机理二.滥用兴奋剂、吸食毒品的危害突触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b.机理毒品也大多是在突触起作用的2.兴奋剂与毒品兴奋剂(1)概念：(2)作用：原指能____________________________的一类药物，如今是________________的统称。提高中枢神经系统机能活动运动禁用药物兴奋剂具有增强________________、提高__________等作用。人的兴奋程度运动速度为了保证公平、公正，运动比赛禁止使用兴奋剂。毒品(1)概念：(2)注意：指______、_______、__________________、_____、_____、_______以及国家规定管制的其他能够使人__________的______药品和______药品。鸦片海洛因甲基苯丙胺(冰毒)吗啡大麻可卡因形成瘾癖麻醉精神有些兴奋剂（可卡因）就是毒品，它们会对人体健康带来极大的危害。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快传递有关的神经元，这些神经元利用神经递质——多巴胺来传递愉悦感。可卡因3.分析滥用兴奋剂和吸食毒品的危害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。③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4.可卡因的上瘾机制讨论：服用可卡因的吸毒者为什么毒瘾一次比一次大？

长期吸食可卡因，多巴胺在突触间隙积累，导致下一个神经元持续兴奋，经机体调节，多巴胺受体逐渐减少。从而产生耐药性，药效随之减弱；此时只有不断加大药物剂量，才能保持原来相等的效果。5.可卡因的其他危害a、可卡因能干扰__________的作用，导致_________异常，还会抑制__________的功能；b、吸食可卡因者可产生____________，长期吸食易产生_______与_______，最典型的是有___________，奇痒难忍，造成严重的抓伤甚至断肢自残、情绪不稳定，容易引发暴力或攻击行为；c、长期大剂量使用可卡因后突然停药，可出现_______、_______、失望、疲惫、失眠、厌食等症状；交感神经心脏功能免疫系统心理依赖性触幻觉嗅幻觉虫行蚁走感抑郁焦虑6.珍爱生命，远离毒品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。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。三.推断假说与预期思维训练问题：“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？”科学家的实验材料、处理、结果结论分别是什么？AB材料处理结果结论有某副交感神经无某副交感神经刺激该神经从A的营养液中取一些液体注入B的营养液中心脏跳动减慢心脏跳动也减慢该神经释放一种化学物质，这种物