2.3神经冲动的产生和传导课件(共59张PPT1份视频)2023-2024学年高二上学期生物人教版选择性必修1

(共59张PPT)
第二章 神经调节
第3节 神经冲动的产生和传导（第1课时）
问题探讨
2
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。
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？
经过了耳（感受器）、传入神经、神经中枢（大脑皮层—脊髓）、传出神经、效应器（肌肉）等结构。
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。
链接
问题探讨
耳蜗（感受器）
传入神经
神经中枢
（大脑皮层）
神经中枢
（脊髓）
传出神经
效应器
（传出神经末梢和它支配的肌肉）
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？
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3、运动员听到信号后神经产生兴奋，兴奋的传导经过了一系列的结构。那么，兴奋在反射弧中是以什么形式传导的？它又是怎样传导的呢？
拆分为2个问题：
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
有人做过如下实验：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。
1、传导形式
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。
实验结论：
思考：电信号是如何产生的？
在刺激刚开始时，神经上电极所在的a点和b点均没有兴奋，故电流表不显示电流，说明a点和b点没有电位差异。
当兴奋传导至a点时，b点所在位置还没有兴奋，可见电流表出现明显偏转，电流从b点流向a点，说明a点比b点电位低。
当兴奋传导至b点时，a点所在位置已经由兴奋回复到静息状态。此时，电流表出现明显偏转，电流从a点流向b点，说明b点比a点电位低。
当兴奋传导至b点右侧时，a点和b点均为静息状态，电流表不显示电流，没有电位差异。
当兴奋传导至a点和b点之间时，a点和b点均为静息状态，电流表不显示电流，没有电位差。
“生物电”发生的膜学说
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 50 400 460 10
蛙神经元 15 120 120 1.5
哺乳动物肌肉细胞 10 140 150 4
静息时神经元和肌肉细胞膜内、外某些离子的浓度
思考：什么原因导致Na+和K+浓度不平衡的？
想一想：神经细胞Na+、K+分布特点？
神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内的K+浓度高。
钠钾泵！
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
1、原理：
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。
2、运输方式：
主动运输
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
每消耗1分子ATP，就泵出3个Na+的同时泵入2个K +，结果：细胞内K +始终高于膜外，细胞外Na+始终高于膜内，主动运输
膜上三种通道蛋白
Na+多
Na+多
K+多
膜外Na+浓度高，膜内K+浓度高。（Na+-K+泵）
静息时，细胞膜上K+通道蛋白打开，导致K+外流。
膜外积聚较多正离子，膜内积聚较多负离子，表现为：内负外正
2、神经冲动的产生：
主动运输
协助扩散
（1）静息电位的形成
静息
电位
形成
原因
电位
表现
K+外流
内负外正
受刺激部位细胞膜上Na+通道蛋白打开，Na+迅速内流。形成局部膜电位内正外负的状态
刺激
Na+多
Na+多
K+多
2、神经冲动的产生：
（2）动作电位的形成
动作
电位
形成
原因
电位
表现
Na+内流
内正外负
(协助扩散)
，在兴奋部位和未兴奋部位之间由于电位差的存在而发生电荷移动，这样就形成了局部电流。
兴奋部位
末兴奋部位
局部电流
兴奋部位的电位表现为内正外负，而邻近的未兴奋部位仍然是内负外正
2、神经冲动的产生：
（3）局部电流的形成
局部电流
3、兴奋的传导
未兴奋部位
（Na+内流）
动作电位
（兴奋）
（1）传导过程：
刺激
产生
（2）传导方向：
从兴奋部位到未兴奋部位（双向的）
静息状态
未兴奋部位
兴奋状态
兴奋部位
刺激
刺激
兴奋传导方向
兴奋传导方向
K+外流
Na+内流
静息电位
(外正内负)
动作电位
(外负内正)
局部电流
未兴奋部位
刺激
Na+内流
【总结】兴奋的产生和传导
思考1：神经纤维上兴奋的传导方向和电流的流动方向一样吗？
+ + + + + + + + + + - - - - + + + + + + + + + + +
- - - - - - - - - - - - - -+ + + + - - - - - - - - - - - - - -
+ + + + + + + + + + - - - - + + + + + + + + + + +
- - - - - - - - - - - - - -+ + + + - - - - - - - - - - - - - -
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一致
（兴奋区域 未兴奋区域）
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
思考2：以上是用蛙的坐骨神经实验，是离体生物神经纤维。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？
思考3：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？
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
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
动作电位的峰值变大
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
知识拓展1：膜电位变化曲线解读
de：
ab:
bd:
e-f：
静息电位,K+外流（协助扩散）
动作电位形成过程,Na+内流（协助扩散）
静息电位的恢复，K+外流（协助扩散）；
钠钾泵吸钾排钠，
维持细胞内K+浓度高，细胞外Na+浓度高的浓度差。
（消耗ATP的主动运输）
兴奋在神经纤维上的传导
膜电位
传导方式
特 点：
静息电位
动作电位
钾离子外流
外正内负
影响因素：钾离子的浓度差
协助扩散
钠离子内流
外负内正
影响因素：钠离子的浓度差
电信号
电流方向
膜内：与兴奋传导方向相同
膜外：与兴奋传导方向相反
双向传导
注：在反射弧中，兴奋是单向传递的
课堂小结
01
练习 ：
兴奋传导与电流表指针偏转问题
①刺激a点,电流计指针如何偏转？
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？
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）
【检测1】(2020·江苏震泽中学高二月考)下图表示神经纤维在离体培养条件下，受到刺激时产生动作电位及恢复过程中的电位变化，有关分析错误的是( )
A. ab段神经纤维处于静息状态
B. bd段主要是Na＋外流的结果
C. 若增加培养液中的Na＋浓度，
则d点将上移
D. 若受到刺激后，导致Cl－内流，
则c点将下移
B
【检测2】图1是测量神经纤维膜内外电位的装置，图2是测量的膜电位变化曲线图。下列相关说法错误的是(　　)
A．图1中装置甲测得的电位相当于图2中的a点
B．图1中装置乙测得的电位是动作电位
C．图2中由a到c属于兴奋过程
D．图1中甲装置测得的电位是由Na＋大量内流形成的
D
【检测3】试判断一个神经细胞的静息电位在添加具有生物活性的化合物——河豚毒素(钠离子转运载体抑制剂)后的变化是( )
A　
神经冲动的产生和传导（第2课时）
神经元之间
伸肌
屈肌
肌梭
神经纤维
在完成一个反射的过程中，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
电信号
兴奋在神经纤维上的传导
二、兴奋在神经元之间的传递
1、结构基础—突触
02
其他神经元的细胞体或树突
突触小体
突触前膜
突触间隙
突触后膜
突触
1、结构基础—突触
每一神经元的突触小体与其他神经元的细胞体或树突相接触，此接触部位被称为突触。
2、突触常见类型：
轴突与树突相接触
轴突与细胞体相接触
02
兴奋在神经纤维上的传导
1.兴奋到达突触前膜所在的神经元的轴突末梢，引起突触小泡向突触前膜移动并释放神经递质。
2.神经递质通过突触间隙扩散到突触后膜的受体附近。
3.神经递质与突触后膜上的受体结合。
4.突触后膜上的离子通道发生变化，引发电位变化。
5.神经递质会与受体分开，
神经递质被降解或回收。
（内含神经递质）
突触前膜
突触间隙
突触后膜
突触小泡
3、兴奋在神经元之间的传递过程
突触
思考：神经递质一定会使下一个神经元兴奋吗？
02
兴奋性递质
抑制性递质
引发突触后膜的Na+通道开放，产生动作电位，使突触后膜所在的神经元产生兴奋。
引发突触后膜的Cl-通道开放，强化静息电位使突触后膜所在的神经元产生抑制。
4、神经递质的类型及去向
递质
类型
+ 表示兴奋
- 表示抑制
（2）递质的去向
作用后被酶分解
被回收
被移走而迅速停止作用
想一想：如果神经递质一直起作用，会有什么结果？
突触后膜会持续兴奋或抑制
兴奋
突触前膜
(突触小泡)
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
（兴奋或抑制或肌肉的收缩或腺体的分泌）
线粒体
突触小体
突触小泡
突触前膜
突触间隙
突触后膜
离子通道
神经递质
受体
归纳：兴奋通过突触的传递过程
5、兴奋在神经元之间的传递特点
（1）单向传递
原因：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。
（2）突触处兴奋的传递速度比在神经纤维上传导要慢
静息电位
动作电位
局部电流
相对静止状态
显著活跃状态
(外正内负)
K+外流
（外负内正）
Na+内流
静息状态
兴奋状态
传导
突触前膜
突触间隙
突触后膜
化学信号
电信号
神经递质
神经递质
电信号
兴奋
或
抑制
小结
(稳定的)
(暂时的)
　　(1)请填写图2中各序号名称。如图1常见突触类型有 (甲)和__________ (乙)。e的化学本质为_________。
突触小泡
突触前膜
突触间隙
突触后膜
递质
受体
轴突-细胞体型
轴突-树突型　
糖蛋白
　(2)图2中突触包括__________(请填写序号),d指的是下一神经元的_________________。
b、c、d
细胞体膜或树突膜
习题巩固1、常见突触类型及突触的结构：
习题巩固2、兴奋在神经元间的传递过程
（1）突触小泡释放的递质常见的有___________、______ ___、_________等。
(3)信号转换:________________________。
（2）递质移动方向:__________________ ，兴奋的传递点:___________ 。出现这种特点的原因是 。　
电信号→化学信号→电信号
神经递质仅存在于突触小泡中,只能由突触前膜释放,然后作用于突触后膜　
单向传递
突触小泡→突触前膜→突触间隙→突触后膜
乙酰胆碱
氨基酸类物质
单胺类物质
突触小体的信号转换:
突触前膜的信号转换:
突触后膜的信号转换:
电信号→化学信号
电信号→化学信号
突触的信号转换:
化学信号→电信号
电信号→化学信号→电信号
指针偏 转次数 接线柱 的位置 刺激位点 原因分析
b、d两点 c点 　
b、d两点 g点　
e、g两点 f点 　
习题巩固3、 图中ab＝bc＝cd＝de＝ef＝fg＝gh，则下列在不同刺激位点下，电表的偏转情况为：
0
1
b、d与c点距离相等，则b、d两点同时兴奋，无电位差
兴奋在突触中单向传递，b、d两点不兴奋
兴奋在神经纤维上双向传导，g点兴奋；在突触中单向传递，e点不兴奋
0
一、概念检测
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
练习与应用
二、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。
静息电位与神经元内的K+ 外流相关而与Na+ 无关，所以神经元轴突外Na+ 浓度的改变并不影响静息电位。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。
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。
练习与应用
（2）如果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？
2. 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120km/h。在高速路上行车, 要与前车保持适当的距离，如200m。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，实际上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，需告诫：酒后不开车，开车不喝酒；酒驾、醉驾是违法行为。
练习与应用
神经冲动的产生和传导（第3课时）
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
1、某些化学物质对神经系统的影响
（1）有些物质能够促进神经递质的合成和释放的速率。
当兴奋传导突触小体时，引起Ca2+通道开放，Ca2+内流，Ca2+会促进突触小泡向突触前膜移动，促进神经递质的释放。
肉毒杆菌毒素特异性的与Ca2+通道结合，阻止Ca2+内流，影响突触前膜释放神经递质，使后膜不能产生兴奋，面部表情肌不能收缩形成皱纹,因此，肉毒杆菌毒素被用于美容除皱。
（作用位点往往是突触）
（2）有些会干扰神经递质与受体的结合。
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
1、某些化学物质对神经系统的影响
如筒箭毒、α-银环蛇毒等可阻断突触后膜上的乙酰胆碱受体，从而使肌肉松弛。
（3）有些会影响分解神经递质的酶的活性。
有机磷农药等可抑制乙酰胆碱酯酶的活性，阻碍乙酰胆碱的水解，使其持续发挥作用，从而引起肌肉僵直。
兴奋剂和毒品等也大多是通过突触来起作用的。
鸦片
大麻
海洛因
第一代毒品
冰毒（甲基苯丙胺）
“奶茶”
第二代毒品
邮票
摇头丸
开心水
第三代毒品
2、兴奋剂的概念和作用
(1)概念:
(2)作用:
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。
兴奋剂具有增强人的兴奋程度、提高运动速度等作用。
为了保证公平、公正，运动比赛禁止使用兴奋剂。
3、毒品
(1)概念:
(2)注意:
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
有些兴奋剂就是毒品(可卡因可卡因既是兴奋剂，也是毒品)，它们会对人体健康带来极大的危害。
新型毒品（视频由广州市公安局提供）
2．(目标1)如图表示神经纤维在离体培养条件下，受到刺激时产生动作电位及恢复过程中的电位变化，有关分析错误的是(　　)
A．ab段神经纤维处于静息状态
B．bd段是产生动作电位的过程
C．若增加培养液中的Na＋浓度，则d点将上移
D．ab段和bd段分别是K＋外流和Na＋外流的结果
[例1]　图1是测量神经纤维膜内外电位的装置，图2是测得的膜电位变化。下列有关叙述错误的是(　　)
A．图1中A能测出静息电位的大小，相当于图2中A点的电位
B．若细胞外Na＋浓度适当升高，在适宜条件刺激下图2中C点上移
C．神经纤维的状态由A转变为B的过程中，膜对Na＋的通透性增大
D．若要画出如图2的动作电位，需要多个图1装置测量神经纤维不同位点的电位变化
3. (目标2)如图为突触结构示意图，下列相关叙述正确的是(　　)
A．结构①为神经递质与受体结合提供能量
B．当兴奋传导到③时，膜电位由内正外负变为内负外正
C．递质经②的转运和③的主动运输释放至突触间隙
D．结构④膜电位的变化与其选择透过性密切相关
4．(目标2)眼镜蛇的毒液是神经性毒素，这种毒液具有神经—肌肉(神经—肌肉的接头相当于突触)传递阻滞作用，会引起横纹肌弛缓性瘫痪，可导致呼吸肌麻痹。对这种毒液作用机理的推测不合理的是(　　)
A．毒液可能作用于突触后膜上的神经递质受体，从而阻断神经—肌肉传递
B．毒液可能作用于突触小体，抑制突触小泡释放神经递质
C．毒液可能作用于突触间隙，抑制神经递质的正常分解
D．毒液可能作用于突触后膜上的Na＋通道，影响突触后膜的兴奋
答案　C
5．(目标3)多巴胺是一种兴奋性神经递质，可以参与调控运动和情绪等生理功能。神经元接受信号后会迅速释放多巴胺，而突触前膜的多巴胺转运载体可以将突触间隙中的多巴胺回收以备再利用。毒品可卡因能延长多巴胺的作用时间，从而使人产生强烈的愉悦感，但长期吸食会引起多巴胺受体减少。如图表示多巴胺和可卡因的作用机理。下列叙述正确的是（）
A．多巴胺可以被突触前膜回收利用，因此神经冲动在突触的传递可以是双向的
B．多巴胺进入突触后神经元发挥作用后被降解
C．可卡因的存在使突触间隙中的多巴胺含量减少，不利于回收利用
D．可卡因直接作用于突触前膜，间接使突触后膜持续兴奋
[例4]　研究突触间作用关系时，进行如图1实验，结果如图2、3。分析正确的是(　　)
A．轴突1、2释放的递质均可改变突触后膜的离子通透性
B．图2表明刺激轴突1时，兴奋以电信号形式迅速传导给神经元M
C．轴突2释放的递质直接抑制神经元M产生兴奋
D．轴突1释放的递质能与轴突2和神经元M的受体结合
6．(目标1和2)下图中，g表示一段神经纤维，b、d处表示两个电极，并将两个电极连接在电位计上，在a点给予刺激。图①～⑤表示刺激前后膜电位的顺序变化过程。回答下列问题：
由外正内负变为外负内正
b处兴奋，膜外电位为负，d处未兴奋，膜外电位为正，b、d之间在 细胞膜外有电位差
图①a、图②b、图③c、图④d、图⑤e
6．(目标1和2)下图中，g表示一段神经纤维，b、d处表示两个电极，并将两个电极连接在电位计上，在a点给予刺激。图①～⑤表示刺激前后膜电位的顺序变化过程。回答下列问题：
相同
兴奋沿神经纤维传导过程中，动作电位不衰减
不能
静息电位是神经纤维膜内外的电位差，图①中两个电极均置于神经纤维膜外
[例5]　 将灵敏电位计的两极如图所示分别置于膝跳反射反射弧中的a处外表面和b处内表面，若在c点对神经细胞给以能引起兴奋的刺激，则刺激后电位计指针偏转的情况及b处内表面的电位变化是 (　　)
A．先居中后偏左；正→负→正
B．先偏左后偏右；负→正→负
C．先居中后偏右；负→正→负
D．先偏右后偏左；正→负→正
[例7]　将蛙脑破坏，保留脊髓，做蛙心静脉灌注，以维持蛙的基本生命活动。暴露蛙左后肢屈反射的传入神经和传出神经，分别连接电位计 和 。将蛙左后肢趾尖浸入0.5%硫酸溶液后，电位计 和 有电位波动，出现屈反射。如图为该反射弧结构示意图。
设计思路：刺激传出神经上任意一点，观察电位计 是否出现电位波动，刺激传入神经上任意一点，观察电位计 是否出现电位波动，如果只有电位计 未出现电位波动，则可证明兴奋在反射弧中只能单向传递
[例7]　将蛙脑破坏，保留脊髓，做蛙心静脉灌注，以维持蛙的基本生命活动。暴露蛙左后肢屈反射的传入神经和传出神经，分别连接电位计 和 。将蛙左后肢趾尖浸入0.5%硫酸溶液后，电位计 和 有电位波动，出现屈反射。如图为该反射弧结构示意图。
突触前膜释放的递质不能与突触后膜上的特异性受体结合
突触前膜不能释放递质
3Q