(共34张PPT)
第3节 神经冲动的产生和传导
1.运动员从听到枪响到做出起跑的反应,信号的传导经过了哪些结构?
短跑时,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0.1秒内起跑被视为抢跑。
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0.1 s。
问题探讨
自主学习任务一:P27-28
1.兴奋在反射弧中是如何传导的?
2.在神经系统中,兴奋以什么形式在神经纤维上传导
3.什么是静息电位、动作电位?如何形成的?
4.兴奋在神经纤维上的传导过程及特点
兴奋在神经纤维上的传导
兴奋在神经元之间的传递
一、兴奋在神经纤维上的传导
兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维来传导的,这种电信号也被称之为神经冲动。
神经冲动在神经纤维上是怎样产生和传导呢?
+
+
图1
a
b
+
+
图2
a
b
刺激
-
-
图3
a
b
+
+
图4
a
b
+
-
+
-
坐骨神经
蛙的坐骨神经表面电位变化实验
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流表上
蛙坐骨神经-腓肠肌标本
坐骨神经
腓肠肌
Na+ Na+ Na +
Na+ Na+ Na +
K+ K+ K+ K+ K+ K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
- - - -
++++
++++
++++
++++
++++
++++
++++
++++
- - - -
- - - -
- - - -
- - - -
- - - -
- - - -
- - - -
静息状态
膜外Na+浓度高
膜内K+浓度高
K+外流
静息电位
内负外正
神经冲动在神经纤维上产生和传导模式
Na+
Na+
- - - -
++++
++++
++++
++++
++++
++++
++++
++++
- - - -
- - - -
- - - -
- - - -
- - - -
- - - -
- - - -
++++
++++
- - - -
- - - -
++++
++++
- - - -
- - - -
Na+
Na+
++++
++++
- - - -
- - - -
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
兴奋状态
Na+内流
动作电位
内正外负
神经冲动在神经纤维上产生和传导模式
局部电流
电位差
++++
++++
+++++
- - - -
- - - -
- - - - -
++++
++++
+++++
- - - -
- - - -
- - - - -
①
- - - -
++++
+++++
++++
- - - -
- - - - -
- - - -
++++
+++++
++++
- - - -
- - - - -
②
++++
- - - -
+++++
- - - -
++++
- - - - -
++++
- - - -
+++++
- - - -
++++
- - - - -
③
++++
++++
- - - - +
- - - -
- - - -
++++ -
++++
++++
- - - - +
- - - -
- - - -
++++ -
④
Na+
Na+
Na+
兴奋状态
静息状态
兴奋传导方向
静息电位
刺激
动作电位
局部电流
电位差
刺激
膜电位变化
静息时
静息电位:
动作电位:
兴奋区域与未兴奋区域形成电位差
电流方向: 膜外
膜内
传导过程:
总结:
形成局部电流
内负外正
内正外负
未兴奋部位流向兴奋部位
兴奋部位流向未兴奋部位
二、兴奋在神经元之间的传递
在完成一个反射过程中,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?
自主学习任务二:P28-29
1.突触小体是指?突触的结构包括?
2.神经冲动在突触中如何传递的?
3.神经元之间兴奋传递的特点?
4.兴奋在神经元之间只能单向传递的原因是什么?
1.突触小体
轴突末梢
线粒体
突触小泡
突触小体
二、兴奋在神经元之间的传递
神经元的轴突末梢经过多次分枝,最后每个小枝末端膨大,呈杯状或球状,叫做突触小体。
*
*
二、兴奋在神经元之间的传递
轴突-细胞体
轴突-树突
2.突触
突触小体与其他神经元
的细胞体或树突等相接近,
共同形成突触。
突触小泡
突触前膜
突触间隙
突触后膜
突触
神经递质
受体
突触小体
突触的结构
突触的结构包括_______、_______与_______;
突触前膜
突触间隙
突触后膜
4.兴奋通过突触的传递过程
①兴奋到达突触前膜所在的________,引起__________向________移动并释放________;
轴突末梢
突触小泡
突触前膜
神经递质
②神经递质通过__________ _____到_______________附近
突触间隙
扩散
突触后膜的受体
③神经递质与_____________结合,形成_______________
突触后膜的受体
④突触后膜上的_________发生变化,引发_________
离子通道
电位变化
⑤神经递质被______或______
降解
回收
递质-受体复合物
兴奋
1.兴奋在突触处传递的信号变化是怎样的?
根据兴奋在突触处的传递过程,思考下列问题:
电信号 化学信号 电信号
2.兴奋在突触处传递的特点及原因?
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。
3.为什么兴奋在神经元之间传递的速度比在神经
纤维上要慢
突触处的兴奋传递需要通过化学信号的转换。
4、神经递质
(1)种类:P29
(4)去向:
(2)分泌方式:
(6)为什么突触小体中含有较多的线粒体?
为兴奋传导或神经递质分泌等提供能量。
神经递质与受体分开,并迅速
被降解或回收进细胞。
兴奋类
抑制类
胞吐
(5)突触小泡的形成与________(细胞器)
有关
高尔基体
(3)作用部位:
下一个神经元、肌肉或腺体
小结:.比较兴奋在神经纤维上的传导和在神经元之间的传递
比较项目 兴奋在神经纤维上的传导 兴奋在神经元之间的传递
结构基础
信号变化
速度
方向
神经元(神经纤维)
突触
电信号
单向
电信号→化学信号→电信号
快
双向(离体)
慢
自主学习(三)P30-31
1.什么是兴奋剂、毒品?(了解)
2.兴奋剂和毒品作用部位是哪里?
3.服用可卡因为什么会使人上瘾?
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
1、某些化学物质对突触的影响
兴奋剂和毒品也大多是通过突触来起作用的
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
有些能促进神经递质的合成和释放速率;
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.兴奋剂的概念和作用
(1)概念:原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。
(2)作用:可增强人的兴奋程度、提高运动速度等。
注意:为了保证公平、公正,运动比赛禁止使用兴奋剂。
3.毒品的类别和危害
《中华人民共和国刑法》第357条规定: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。
注意:有些兴奋剂就是毒品(可卡因),会对人体健康带来极大危害。
4、责任和义务
珍爱生命、远离毒品.
思考 讨论 分析 滥用兴奋剂和吸食毒品的危害
1.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,于是多巴胺就留在突触间隙持续发挥作用
③这样,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.
思维训练:
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)置于成分相同的营养液中,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。
由此,科学家得出结论:该神经释放种化学物质,这种物质可以使心跳变慢。
A
B
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:
预期:
支配心脏的副交感神经可能释放了某种化学物质,该物质可以使心跳减慢。
从A心脏的营养液中取一些液体注入B心脏的营养液,B心脏的跳动也会减慢。
A
B
A B
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,这种物质可以使心跳变慢
1.有些地方的人们有食用草乌炖肉的习惯,但草乌中含有乌头碱,乌头碱可与神经元上的钠离子通道结合,使其持续开放,从而引起呼吸衰竭、心律失常等症状,严重可导致死亡。下列判断不合理的是( )
A.食用草乌炖肉会影响身体健康
B.钠离子通道打开可以使胞外的Na+内流
C.钠离子通道持续开放会使神经元持续处于静息状态
D.阻遏钠离子通道开放的药物可以缓解乌头碱中毒症状
2.乙酰胆碱酯酶可以水解乙酰胆碱,有机磷农药能使乙酰胆碱酯酶失活,则该药物可以( )
A.使乙酰胆碱持续发挥作用
B.阻止乙酰胆碱与其受体结合
C.阻止乙酰胆碱从突触前膜释放
D.使乙酰胆碱失去与受体结合的能力
C
A
(教材P31 拓展应用1)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。
联系实际
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。
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?
4.一般的高速路都有限速的规定。例如,我国道路交通安全法规定,机动车在高速公路行驶,车速最高不得超过120 km/h 在高速路上行车,要与前车保持适当的距离,如200 m。另外,我国相关法律规定,禁止酒后驾驶机动车。请你从本节所学知识的角度,解释这几项规定的合理性。如果遇到酒后还想开车的人,你将怎样做?
在行车过程中,发现危险进行紧急处置,需要经过一个复杂的反射过程。视觉器官等接受信号并将信号传至大脑皮层作出综合的分析与处理,最后作出应急的反应,要经过兴奋在神经纤维上的传导以及多次突触传递,因此从发现危险到作出反应需要一定的时间,车速过快或车距过小,就缺少足够的时间来完成反应的过程。
此外,酒精会对神经系统产生麻痹,使神经系统的反应减缓,所以酒后要禁止驾驶机动车。遇到酒后还想开车的人,需告诚: 开车不喝酒;喝酒不开车。酒驾、醉驾都是违法行为。
一.电位变化曲线的解读
离体神经纤维某一部位受到适宜刺激时,受刺激部位细胞膜两侧会出现暂时性的电位变化,产生神经冲动。
右图为该部位受刺激前后,利用下图测量方法测得的膜两侧电位差的变化。
拓展:
1.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________;
2.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________;
3.c:此时为零电位,内外无电位差;
4.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________;
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
Na+
Na+内流
协助扩散
5.d:动作电位峰值,峰值大小(以及bd段斜率)与_______________有关
6.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________;
7.e-f:______活动加强,每消耗一个ATP分子,逆电化学梯度泵出3个___和泵入2个___,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+
K+
主动运输
特殊强调:
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;
膜内外Na+浓度差
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?
有影响
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.
浓度变化 静息电位或动作电位的变化
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
二.电流表指针偏转问题 1.在神经纤维上
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?
④刺激cd之间的一点,电流计指针如何偏转?
⑤上述③④电流计指针偏转方向一样吗?
发生两次方向相反的偏转(因为b点先兴奋,d点后兴奋)
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)
发生两次方向相反的偏转(因为d点先兴奋,b点后兴奋)
不一样,相反(若③先左后右,那么④先右后左)
①刺激a点,电流计指针如何偏转?
2.在神经元之间
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?
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?
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)
发生一次偏转(因为a点不兴奋,d点兴奋)
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)
神经元之间的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。