神经冲动的产生和传导课件-高二上学期生物人教版选择性必修1

第二章

神经调节第3节

神经冲动的产生和传导本节聚焦兴奋是如何在神经纤维上传导的？兴奋在突触处是如何传递的？为什么不能滥用兴奋剂和吸食毒品？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

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(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(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。回顾旧知神经元之间根据图解写出膝跳反射具体的反射弧感受器(肌梭)→传入神经→神经中枢(脊髓)→传出神经→效应器伸肌屈肌肌梭兴奋在神经纤维上是以什么形式传导的呢？神经纤维脊蛙：去除大脑保留脊髓一、兴奋在神经纤维上的传导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）

科学家做过如下实验：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表上。一、兴奋在神经纤维上的传导任务：探究兴奋在神经纤维上产生和传导的原理1.1820年电流计应用于生物电研究，在蛙神经外侧连接两个电极。刺激蛙神经一侧，同时记录电流大小和方向。坐骨神经一、兴奋在神经纤维上的传导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

。恢复为正电位实验证明：兴奋在神经纤维上以

的形式传导，兴奋发生位置的膜外电位

(填“高于”或“低于”)静息位置。电信号低于共发生了两次方向相反的偏转600μm枪乌贼巨轴突蛙的神经由许多神经纤维经构成，如何研究单个神经纤维上的神经冲动呢？

兴奋的实质是电流，电流是如何产生的？产生电流要求有电位差，所以需要测量神经细胞膜的电位变化。汉水丑生侯伟作品一、兴奋在神经纤维上的传导上述神经纤维上的电位变化过程，可以用坐标系表示在神经系统中，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（neuralimpulse）。思考：神经冲动在神经纤维上是怎样产生和传导的？一、兴奋在神经纤维上的传导静息时神经元和肌肉细胞膜内、外某些离子的浓度在未受到刺激时，神经纤维处于静息状态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1014015041.神经细胞Na+、K+分布特点？神经细胞外的Na+浓度比膜内要高，K+浓度比膜内低。2.静息时膜内外离子浓度差形成的原因是什么？一、兴奋在神经纤维上的传导静息电位及其形成机制（视频）一、兴奋在神经纤维上的传导1.静息电位产生机制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+“生物电”发生的膜学说：静息时，细胞膜主要对K+有通透性，即K+通道开放，K+外流，膜电位表现为内负外正，称为静息电位。(1)原因：(2)结果：内负外正一、兴奋在神经纤维上的传导1.静息电位产生机制静息电位产生原因动画视频演示K+Na+K通道Na通道膜外膜内内负外正K+外流动作电位产生的机理是什么？一、兴奋在神经纤维上的传导2.动作电位产生机制(1)原因：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+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，膜电位表现为内正外负，称为动作电位，并与相邻部位产生电位差。(2)结果：内正外负一、兴奋在神经纤维上的传导K+Na+K通道Na通道膜外膜内动作电位产生原因动画视频演示2.动作电位产生机制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？一、兴奋在神经纤维上的传导Na＋

Na＋

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

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

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

Na＋

++++++++--------Na＋

Na＋

Na＋

Na＋

Na＋

Na＋

局部电流动画视频演示3.局部电流的形成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在兴奋传导过程中膜内外电流方向一致吗、与兴奋传导方向有什么关系呢？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。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3.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一、兴奋在神经纤维上的传导3.局部电流的形成-+-------------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++兴奋部位未兴奋部位未兴奋部位刺激（2）局部电流方向：①膜外：未兴奋部位→兴奋部位，与兴奋传导方向相反②膜内：兴奋部位→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刺激3.局部电流的形成（3）兴奋传导形式：电信号（局部电流、神经冲动）（4）兴奋传导特点：双向传导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？方向解析②在反射过程中①在离体的神经纤维上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：

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。原因一、兴奋在神经纤维上的传导（1）全过程分析——总结②刺激局部电流电荷移动兴奋与未兴奋部位形成电位差K+外流静息电位Na+内流动作电位兴奋传导方向①未刺激内负外正外负内正膜外：未兴奋→兴奋膜内：兴奋→未兴奋向前一、兴奋在神经纤维上的传导（2）传导过程：——总结（3）传导形式：（4）传导特点：（5）局部电流方向：（1）全过程分析：电信号（局部电流、神经冲动）双向传导（离体神经纤维，人体内是单向）①膜外：未兴奋部位→兴奋部位，与兴奋传导方向相反②膜内：兴奋部位→未兴奋部位，与兴奋传导方向相同静息电位动作电位电位差电荷移动局部电流刺激方向解析一、兴奋在神经纤维上的传导请判断上图中兴奋可能的传导方向一、兴奋在神经纤维上的传导

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。这个问题是如何解决的呢？Na+进细胞，K+出细胞：协助扩散Na+出细胞，K+进细胞：主动运输（钠钾泵）钠-钾泵转运模式图1.神经纤维处于静息状态时，钠钾泵在工作吗？2.神经纤维处于兴奋状态时，钠钾泵在工作吗？提醒：兴奋在神经纤维上的传导需要消耗能量内负外正K+外流内正外负Na+内流【总结】兴奋的产生和传导提醒：兴奋在神经纤维上的传导需要消耗能量图示为视网膜神经节细胞中的动作电位频率与刺激强度。研究发现：同类可兴奋细胞的动作电位峰值相对恒定，且传导过程中不会衰减。那么神经系统如何编码刺激强度呢？根据实验结果可以判断：刺激强度越大放电频率________。越高阈刺激/阈上刺激动作电位产生的条件：特征：①全或无（达到阈值）②不衰减传导③峰电位不能叠加补充：电流表指针偏转问题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

后向

偏转)bd两左右4.刺激c点:b处电流表先向

后向

偏转

次，肌肉发生收缩。左右两补充：电流表指针偏转问题补充：膜电位的测量1膜电位的测量方法测量方法测量图解测量结果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的外侧

补充：膜电位的测量＋－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）补充：膜电位的测量了解：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。2神经纤维上膜电位差变化曲线解读c-d：此时为_____电位，电位表现为________；b-d：此时细胞主要对____有通透性，离子运输方向为_______，运输方式为________；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________；电位的高低取决于：

_________________静息内负外正K+K+外流协助扩散Na+Na+内流协助扩散动作内正外负c：此时为零电位，内外无电位差；细胞内外K+浓度差。补充：膜电位的测量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________；d：动作电位峰值，峰值大小（以及bd段斜率）与_______________有关。e-f：______活动加强，消耗ATP分子，逆电化学梯度泵出___和泵入___，使膜内外离子分布恢复到初始静息水平；经钠钾泵的运输方式为_________；静息K+K+K+外流协助扩散钠钾泵Na+