2.3 神经冲动的产生和传导 课件（19张PPT）

(共19张PPT)
第二章第3节神经冲动的产生和传导
第1课时　兴奋在神经纤维上的传导
2019年人教版生物选择性必修1稳态与调节
问题探讨：
1. 运动员从听到发令枪响到做出起跑反应，信号的传导经过了哪些结构？
2. 短跑比赛中如何判定运动员抢跑？
神经中枢
效应器
感受器
传入神经
传出神经
是什么信号在反射弧中快速传导的？
这些信号是如何产生和传导？
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。
生物科学史话：生物电的发现
意大利医生、生理学家伽尔瓦尼（L.Galvani）
资料1：18世纪意大利生理学家伽尔瓦尼在1791年的论文中宣称动物的组织可以产生生物电。后来他们设计了“无金属收缩实验”，刺激蛙的坐骨神经可以导致蛙腓肠肌收缩，这一过程中，没有涉及任何金属，出色地证明了生物电的存在。
资料2：1820年电流计应用于生物电研究。在蛙神经外侧连接两个电极。随后，刺激蛙神经一侧，并在刺激的同时记录电流表的电流大小和方向。
生物科学史话：生物电的发现
刺激
蛙的坐骨神经
电流表
腓肠肌
受到刺激，电流表的指针发生了怎样的变化呢？
只要存在电位差，电流表指针就会偏转,从正电荷一极向负电荷一极偏转。
实验现象
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。
结论：
+
+
+
+
+
-
-
-
图1
图4
图2
图3
a
b
a
b
a
b
a
b
刺激
-
+
+
+
一、兴奋在神经纤维上的传导
1.传导形式：电信号
思考：从这些实验现象可以得出什么结论？
静息状态
受刺激时
实验现象
细胞类型 细胞内液浓度（mmol/L） 细胞外液浓度（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
2.兴奋在神经纤维上传导的离子基础
（1）神经元膜内、外的离子分布不均匀：
膜外Na+ 浓度比膜内高，而K+浓度比膜内低。
生物科学史话：“生物电”发生的膜学说
资料3：1846年，德国化学家李比希发现，肌肉组织比血液含有的K+浓度高得多，而Na+则低得多。
资料4：1890年，德国化学家奥斯特瓦尔德用膜的通透性理论来解释这种现象。
（2）神经细胞膜对不同离子的通透性不同：
静息时， 膜主要对K+通透性大， K+外流。
受刺激时，膜对Na+通透性增加， Na+内流。
2.兴奋在神经纤维上传导的离子基础
膜外高Na＋浓度高
膜内K＋浓度高
(1)静息电位
思考：K＋的跨膜运输有何特点？
顺浓度梯度运输，需要通道蛋白的协助，不消耗ATP，协助扩散。
3.兴奋在神经纤维上传导的机理
电荷分布：外正内负
形成原因： K＋外流
电位差：-70mV
神经细胞静息时的电位，称为静息电位，记做外正内负。静息电位产生的原因是：膜上非门控的K+渗漏通道一直开放，K+外流一部分，导致膜外电位高于膜内。
膜内电位比膜外低70mV，
如何测量静息电位的大小？
膜外高Na＋浓度高
膜内K＋浓度高
(2)动作电位
3.兴奋在神经纤维上传导的机理
电荷分布：外负内正
形成原因： Na＋内流
电位差：+30mV
思考：Na＋的跨膜运输有何特点？
顺浓度梯度运输，需要通道蛋白的协助，不消耗ATP，协助扩散。
神经细胞膜上有一些门控的Na+通道，膜未受刺激时是关闭的，膜受刺激时，受刺激部位的Na+通道短暂开放，大量Na+内流，使膜内电位逐渐升高，并超过膜外，膜电位出现反转，图中ac段表示动作电位的形成。
思考：改变膜外Na＋的浓度，动作电位
峰值会改变吗？
膜内比膜外高30mV
正常海水
低Na+海水
下图表示枪乌贼离体神经纤维在Na+浓度不同的两种海水中受刺激后的膜电位变化情况，哪条曲线表示正常海水？哪条曲线表示低钠海水？
Na+浓度只影响动作电位的峰值，
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
动作电位的峰值增大，静息电位不变
动作电位的峰值变小，静息电位不变
静息电位绝对值变小,动作电位峰值不变
静息电位绝对值增大，动作电位峰值不变
如果改变膜外钾离子呢？如何变化？
K+浓度只影响静息电位的绝对值.
膜外高Na＋浓度高
膜内K＋浓度高
3.兴奋在神经纤维上传导的机理
(3)静息电位恢复
K＋外流，协助扩散
ce段：神经细胞膜上也有一些门控的K+通道，膜未受刺激时，这些通道是关闭的，膜受刺激时，受刺激部位的K+通道短暂开放（但开放时间晚于Na+门控通道），部分K+外流，使膜外电位又逐渐升高，恢复为静息电位。
细胞如何维持膜外高钠、膜内高钾的状态呢？
资料5：丹麦生理学家斯科等人发现了细胞膜上存在钠钾泵，并因此获得了1997年的诺贝尔化学奖。
汉水丑生侯伟作品
Na+-K+泵有什么作用？
3.兴奋在神经纤维上传导的机理
钠钾泵是一种钠钾依赖的ATP酶，能水解ATP释放能量，用于将膜外的K+泵入，同时将膜内的Na+泵出细胞。人体处于静息状态时，细胞25%的ATP被钠钾泵消耗掉，神经细胞70%的ATP被钠钾泵消耗掉。
Na+-K+泵运输方式是什么？
主动运输，逆浓度梯度运输
刺激
①a点之前
——静息电位
主要是K+外流(协助扩散),
膜电位：外正内负。
②ac段
——动作电位的形成
Na+大量内流(协助扩散),
膜电位：外负内正。
③ce段
——静息电位的恢复
K+大量外流,膜电位恢复为静息电位。
4.图析静息电位和动作电位的产生机制
④ef段
Na+-K+泵通过将Na+泵出膜外,将K+泵入膜内,以维持膜外高Na+膜内高K+的状态,为下一次兴奋准备。
刺激
兴奋区：动作电位
局部电流
静息时：静息电位
电荷分布：
膜外：
膜内：
5.兴奋在神经纤维上的传导过程及特点：
小结：
外正内负
形成原因：
K+外流
外负内正
Na+内流
兴奋区与邻近未兴奋区形成电位差
形成原因：
电荷分布：
未兴奋区流向兴奋区
兴奋区流向未兴奋区
（2）兴奋传导方向：
与膜内局部电流方向相同，与膜外局部电流相反
（3）兴奋传导特点：
双向传导（离体神经纤维）
神经冲动的本质就是动作电位在神经纤维上的顺序发生
（1）兴奋传导过程：
例题分析
例1：将灵敏电流计连接到图1神经纤维的表面,分别在a、b处给予足够强度的刺激(a点离左右两个接点距离相等)，下列说法不正确的是 (　　)
A.刺激a点时，指针偏转1次
B.刺激b点时，指针偏转2次
C.刺激a点，指针不偏转
D.分别刺激a、b时，都会产生动作电位
思路点拨
静息电位：外正内负
动作电位：外负内正
静息时，
刺激时，
不偏
2次
先右偏后左偏
图1
是否偏转：看有无电位差；
偏转几次：
有几次电位差偏几次
A
1.(2018·全国Ⅲ，3)神经细胞处于静息状态时，细胞内外K＋和Na＋的分布特征是（ ）
A.细胞外K＋和Na＋浓度均高于细胞内
B.细胞外K＋和Na＋浓度均低于细胞内
C.细胞外K＋浓度高于细胞内，Na＋相反
D.细胞外K＋浓度低于细胞内，Na＋相反
D
迁移应用
2.如图是兴奋在神经纤维上产生和传导的示意图。下列说法与图示相符的是（ ）
A.图中兴奋部位是B和C
B.图中弧线最可能表示局部电流方向
C.图中兴奋传导的方向是C→A→B
D.兴奋传导方向与膜外局部电流方向一致
B
兴奋区
未兴奋区
未兴奋区
3.在离体实验条件下神经纤维的动作电位示意图如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A.ab段主要是Na＋内流，是需要消耗能量的
B.bc段主要是Na＋外流，是不需要消耗能量的
C.cd段主要是K＋外流，是不需要消耗能量的
D.de段主要是K＋内流，是需要消耗能量的
C
谢谢指导！