(共38张PPT)
第 2 章 神经调节
第 3 节 神经冲动的产生和传导
学习目标
1.阐明神经细胞膜内外在静息状态具有电位差,受到外界刺激后形成动作电位,并沿神经纤维传导。
2.阐明神经冲动在突触处的传递通常通过化学传递方式完成。
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。
情境导入
思考讨论:
(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?
(2)短跑比赛规则中关于“抢跑”规定的科学依据是什么?
耳蜗感受器
传入神经
大脑听觉中枢
传出神经
效应器
0.1s
兴奋在反射弧上如何传导的呢?
一、兴奋在神经纤维上的传导
1.神经表面电位差的实验
①静息时,电表无电位变化,说明神经表面各处电位_______。
相等
②在神经左侧给予刺激,a处先变为负电位,b处仍是正电位。
③之后,a处恢复正电位,b处变为负电位。
④最后,b处也恢复正电位。
说明在神经系统中,兴奋以________的形式沿着神经纤维传导。这种电信号也叫神经冲动。
电信号
一、兴奋在神经纤维上的传导
2.兴奋在神经纤维上以电信号传导的基础是什么呢?
从表中可得,细胞内_____浓度高,细胞外______浓度高。
细胞膜内外K+、Na+分布不均匀是神经纤维兴奋传导的基础.
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 50 400 460 10
蛙神经元 15 120 120 1.5
K+
Na+
一、兴奋在神经纤维上的传导
与细胞膜内外K+、Na+运输有关的膜蛋白
膜内
膜外
Na +通道
K +通道
只在特殊时段开放,
只允许Na+内流,
协助扩散
持续开放,
只允许K +外流,
协助扩散
Na+-K +泵
泵出3个钠离子,泵入2个钾离子主动运输
一、兴奋在神经纤维上的传导
3.兴奋的产生
+ + + + + + +
+ + + + + + +
- - - - - - -
- - - - - - -
神经细胞外的Na+浓度比膜内要高,
K+浓度比膜内低。
静息电位:内负外正
>
①静息状态:膜主要对 K+有通透性
K+外流(协助扩散)
膜外阳离子浓度____膜内
一、兴奋在神经纤维上的传导
3.兴奋的产生
- - + + + + +
- - + + + + +
+ + - - - - -
+ + - - - - -
Na+
动作电位:内正外负
<
②兴奋状态:膜主要对 Na+通透性增加
Na+内流(协助扩散)
膜外阳离子浓度____膜内
一、兴奋在神经纤维上的传导
3.兴奋的产生
+ + - - + + +
- - + + - - -
- - + + - - -
Na+
兴奋区
未兴奋区
未兴奋区
兴奋传导方向
①传导形式:_____________________
②传导过程:兴奋区→未兴奋区→
______→________
③传导特点:__________
④兴奋传导方向与膜____局部电流方
向一致
局部电流(电信号、神经冲动)
电位差
局部电流
双向传导
内
一、兴奋在神经纤维上的传导
图1 反射弧中的某一神经
图2 离体的枪乌贼某一神经
观察上述两幅图,思考:反射弧中兴奋的传导也是双向的吗?
反射弧中,兴奋只能由感受器传导至效应器,故为单向传导。
一、兴奋在神经纤维上的传导
4.兴奋传导过程中电位变化曲线
膜内-膜外
一、兴奋在神经纤维上的传导
4.兴奋传导过程中电位变化曲线
(1)AB段——静息电位:主要是因K+____所致,达到平衡时,膜内K+浓度__膜外,此时膜电位表现为________。
(2)BC段——动作电位的形成:因足够强度的刺激导致________打开,引起________,达到平衡时,膜外Na+浓度__膜内,最终导致膜电位表现为______。
刺激
外流
仍高于
内负外正
Na+通道
Na+内流
仍高于
内正外负
一、兴奋在神经纤维上的传导
4.兴奋传导过程中电位变化曲线
(3)CD段—静息电位的恢复:___通道关闭,K+___,膜电位逐渐恢复为_______,此时因K+外流过多导致此时膜内外电位差值大于初始静息电位差值。
(4)DE段——钠钾泵活动增强,将流入的Na+泵出膜外,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,恢复为初始静息电位,从而为下一次兴奋做好准备。
刺激
Na+
外流
内负外正
特别提醒
①整个过程中,细胞膜内K+始终比膜外多,Na+始终比膜外少;
②整个过程中,由于要一直维持细胞内高K+,细胞外高Na+,因此钠钾泵一直在发挥作用,并非只有DE段;
一、兴奋在神经纤维上的传导
5.神经纤维膜外离子浓度对膜电位的影响
巩固练习
临床常用的一种局部麻醉药,通过抑制动作电位在神经轴突上的传导而发挥镇痛功能。据此判断该麻醉药合理的作用方式是( )
A.改变了局部电流的方向
B.改变了动作电位传导的方向
C.抑制神经轴突膜上K+通道,使K+不能外流
D.抑制神经轴突膜上Na+通道,使Na+不能内流
D
二、兴奋在神经元之间的传递
1.结构基础——突触
(1)突触的结构
放大
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,叫作突触小体。
突触小体
神经递质
突触前膜
突触间隙
突触后膜
突触小体与下一个神经元的细胞体或树突相接近,形成突触。
突触
神经递质可以与突触后膜上的受体_______结合。
特异性
二、兴奋在神经元之间的传递
1.结构基础——突触
(2)突触的类型
根据突触后膜的来源
轴突—细胞体
轴突—树突型
根据
效应器
类型
轴突—肌肉型
轴突—腺体型
二、兴奋在神经元之间的传递
(3)神经递质
种类很多,分为兴奋性神经递质和抑制性神经递质
兴奋性神经递质
如乙酰胆碱、谷氨酸等,引起兴奋的机理为该类递质作用于突触后膜后,能增强突触后膜对Na+通透性,使Na+内流,从而使突触后膜产生动作电位,即引起下一神经元发生兴奋。
抑制性神经递质
如甘氨酸、γ-氨基丁酸、去甲肾上腺素等,引起抑制的机理为该类递质作用于突触后膜后,能增强突触后膜对Cl-的通透性,使Cl-进入细胞内,强化内负外正的静息电位,从而使神经元难以产生兴奋。
二、兴奋在神经元之间的传递
2.兴奋在神经元之间的传递过程
二、兴奋在神经元之间的传递
2.传递过程
电信号
胞吐
神经递质
化学信号
受体
电信号
——
受体本质:糖蛋白
下一神经元兴奋还是抑制取决于神经递质的种类
融合体现了细胞膜的流动性
神经递质发挥作用后会被回收或降解
根据兴奋在神经元之间的传递过程,请同学们思考:
(1)兴奋在神经元之间的传递是____向的(填“单”或“双”)。
原因是:__________________________________________________
—————————————————————————
(2)为什么兴奋在神经元之间的传递比在神经纤维上的传导要慢呢?
__________________________________________________________
二、兴奋在神经元之间的传递
神经递质只存在于突触小泡中,只能由突触前膜释放,
作用于突触后膜
兴奋在突触的传递要经过电信号——化学信号——电信号的转变。
单
巩固练习
如图为突触传递示意图,其中②为抑制类递质,下列叙述错误的是( )
A.①和③都是神经元细胞膜的一部分
B.②经胞吐进入突触间隙的过程需耗能
C.②发挥作用后会被快速清除或回收
D.②与④结合使Na+通道打开,Na+内流
D
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
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。
①某有毒物质使分解乙酰胆碱的酶失活,据此分析,突触后膜将持续______
兴奋
③某些物质阻止乙酰胆碱的合成或释放,则突触后膜_________
不能兴奋
⑤突触后膜受体被某些物质占据,使得乙酰胆碱与受体无法结合,导致突触后膜_________
不能兴奋
巩固练习
已知乙酰胆碱是神经—肌肉“接头”处的兴奋性递质,毒扁豆碱可使乙酰胆碱酯酶(水解乙酰胆碱)失去活性;肉毒杆菌毒素可阻断乙酰胆碱释放;箭毒与乙酰胆碱受体强力结合,不能使阳离子通道开放。针对三组坐骨神经—腓肠肌标本,分别用上述三种物质处理“接头”,再用针刺激坐骨神经,不会出现腓肠肌收缩的物质有____________________。
肉毒杆菌毒素、箭毒
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
兴奋剂和毒品等也大多是通过突触起作用的。
1.概念:
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。
毒品是指鸦片、海洛因、吗啡、大麻、可卡因等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。
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
兴奋剂和毒品等也大多是通过突触起作用的。
2.作用机理:
促进神经递质的___________速率;
合成和释放
1
2
3
干扰神经递质与______的结合;
受体
影响分解神经递质的____的活性;
酶
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
3.吸食毒品的危害:
【思考讨论】请同学们阅读 P30 相关内容,思考:
(1)吸食毒品使人短暂性产生快感的原因是什么?
(2)吸毒成瘾的原因是什么?
(3)吸食毒品有哪些危害?
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
(1)吸食毒品使人短暂性产生快感的原因是什么?
正常情况下,多巴胺发挥作用后被突触前膜的转运蛋白_______;可卡因会使转运蛋白失去_________________,导致突触间隙的多巴胺含量_____,持续刺激_______持续_____。
回收
回收多巴胺的功能
增多
突触后膜
兴奋
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
(2)吸毒成瘾的原因是什么? 突触后膜的多巴胺受体长时间暴露在高浓度的多巴胺分子中,敏感性降低,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,吸毒者需要不断吸食可卡因,才能维持正常的神经兴奋性,形成恶性循环,即吸毒成瘾。
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
(3)吸食毒品有哪些危害?
干扰交感神经的作用
心脏功能异常
抑制免疫系统
产生心理依赖性等
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
2008年6月,《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。
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。
巩固练习
多巴胺是一种兴奋性神经递质,在脑内能传递兴奋及愉悦的信息。另外,多巴胺也与各种上瘾行为有关。毒品可卡因是最强的天然中枢兴奋剂,下图为可卡因对人脑部突触间神经冲动的传递干扰示意图。下列叙述正确的是( )
A.多巴胺与受体结合使突触后膜发生的电位变化是外负内正→外正内负
B.可卡因与多巴胺转运体结合,阻碍了多巴胺的回收,延长了其对大脑的刺激,产生快感
C.吸食可卡因容易上瘾的原因是可卡因
不断作用于突触后膜,使突触后膜持续兴奋
D.缓解可卡因毒瘾,可考虑使用水解可卡因的酶、
多巴胺受体拮抗剂和激动剂
B
拓展一:兴奋传递中电流表指针的偏转问题
1.若电极两处同时兴奋,则电流表指针不偏转,如刺激图1中的___点。
2.若电极两处先后兴奋,则电流表指针发生____次方向相___的偏转,如刺激图1中的____点和图2中的____点。
3.若两电极只有一处兴奋,则电流表指针发生一次偏转,如刺激图2中的____点。
c
两
反
a
b
c
拓展二:兴奋传导和传递的实验探究
1.探究兴奋在神经纤维上的传导
拓展二:兴奋传导和传递的实验探究
1.探究兴奋在神经元之间的传递
【任务】请同学们以小组为单位,完成实验设计
巩固练习
为了探究兴奋在神经元轴突上的传导是双向的还是单向的,某兴趣小组做了以下实验:取新鲜的神经—肌肉标本(实验期间用生理盐水湿润标本),设计了下面的实验装置图(c点位于两电极之间的正中心,指针偏转方向与电流方向一致)。下列叙述不正确的是( )
A.神经元轴突与肌肉之间的突触结构由突触
前膜、突触间隙和突触后膜构成
B.若为双向传导,则电刺激d点,肌肉会收缩且电流计指针偏转2次
C.电刺激c处,神经纤维上的电流计指针不会偏转,因此c点无法探究得出正确结论
D.兴奋在ac之间的传导所用的时间比兴奋从c点到肌肉所用的时间短
C
总结
神经冲动的产生和传导
在神经纤维上的传导
形式
电信号
方向
双向
电位
变化
静息电位
动作电位
在神经元之间的传递
结构
突触
形式
电—化学—电信号
过程
方向
单向
兴奋剂 毒品
作用
机理
危害