苏教版高中生物选择性必修1 1.1.2神经调节（课时2）课件(共59张PPT)

(共59张PPT)
第一节
动作电位的产生和传导及
神经冲动在神经细胞之间的传递
第2课时
阐明静息电位和动作电位产生的机制
阐述兴奋在神经纤维上的产生及传导机制
2
1
说明突触传递的过程及特点
3
神经冲动在神经细胞之间的传递
动作电位的产生和传导
目标一
目标二
目
录
CONTENTS
蛙坐骨神经-腓肠肌标本
两种金属导体在蛙的肌肉和神经之间建立回路，肌肉会收缩。
使用蛙坐骨神经-腓肠肌标本进行“无金属收缩实验”, 验证生物存在电信号。
坐骨神经
腓肠肌
（一）生物电现象
1
生物电的发现
人体内的活细胞或组织都存在复杂的电活动，这种电活动称为生物电现象。
生物电是由细胞质膜两侧的电位差或电位差的变化引起的。
当生物细胞或组织所处的环境发生变化时，常会引起细胞代谢等生命活动的改变。目前已经知道，人体和各器官表现的电现象，是以细胞水平的生物电现象为基础的，而细胞生物电的产生又是质膜内外两侧带电离子的不均匀分布和跨膜移动的结果。
2
生物电的形成
（一）生物电现象
3
人体生物电现象及其应用
（一）生物电现象
人体的生物电现象与各项生活动紧密相关。
临床诊断中用到的心电模式(心电图)、脑电图、肌电图、胃肠电等都是利用体表电极将人体组织细胞的电活动引导出来，进入相应的仪器加以放大并记录得到的。
若记录到的人体某部位生物电现象与正常状态有显著差异，则检测结果可以作为该部位可能患病的诊断依据之一，也是评估疾病治疗效果的重要依据之一。
正常人体的心电图（部分）
（二） 动作电位的产生
1
动作电位产生的条件
生理学中，将能引起机体细胞、组织、器官或整体的活动状态发生变化（即产生反应）的任何内外环境变化因子都称为刺激。
机械刺激
化学刺激
温度刺激
电刺激等
一定强度的刺激
一种感受器或细胞常对某种特定性质的刺激最为敏感。
视网膜感光细胞对光的刺激较为敏感
皮肤中的触觉感受器对一些机械刺激较为敏感
1
动作电位产生的条件
（二） 动作电位的产生
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
兴奋在神经纤维上产生和传导的原理
任务一
a
b
+
+
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
2．为什么神经纤维发生兴奋的位置电位会低于静息位置呢？在发生兴奋的位置是否存在跨生物膜的电荷转移呢？这就需要测量轴突所在细胞质膜两侧的电位差，即将一个电极插入轴突内部，这要求电极的直径非常细且不能损伤细胞。
资料1　1936年，英国解剖学家杨(J.Z.Young)发现了一种软体动物枪乌贼的神经中单根轴突的直径异常粗大，是研究电生理的优秀生物材料。
资料2　微电极和膜片钳技术的长足发展使得科学将微电极直接插入神经纤维内成为可能。
资料3　1939年，赫胥黎和霍奇金将电位计的一个电极刺入细胞膜内，而另一个电极留在细胞膜外。瞬间记录仪上出现了一个电位跃变。
膜内
膜外
据图文资料分析，可得出结论：
未受到刺激时，细胞膜内外存在着电位差，______比_______低45 mV。
3. 探究静息电位的产生原因
根据资料5分析神经细胞和肌肉细胞膜内外Na+、K+分布特点？
资料4　无机盐离子是细胞生活必需的，但这些无机盐离子带有电荷，不能通过自由扩散穿过磷脂双分子层。
资料5　神经细胞内外部分离子浓度。
组分 细胞内浓度(mmol/L) 细胞外浓度(mmol/L)
Na＋ 5～15 145
K＋ 140 5
Cl－ 5～15 110
带负电的蛋白质 高 低
神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内的K+浓度高。
据以上资料可知：静息电位形成的原因是 向膜 (填“内”或“外”)跨膜转运，跨膜运输的方式是 。
K＋
外
协助扩散
资料6　1942年，美国科学家Cole和Curtis发现当细胞外液K＋浓度提高时，静息电位减小；当细胞外液K＋浓度等于细胞内K＋浓度，静息电位为0；继续提高细胞外K＋浓度会逆转静息电位。
4.如图是赫胥黎和霍奇金记录的给予刺激后枪乌贼轴突的电位变化。
请描述结果： 。
刺激会使受刺激处膜电位发生反转，由－45 mV 变为＋40 mV
5.阅读资料，探究动作电位形成的原因。
资料7　1949年，霍奇金和卡茨用不含Na＋的等渗透压的右旋糖代替海水，在两分钟之内，动作电位消失，而加含Na＋的海水后，在一分半钟左右恢复了原有的动作电位。细胞外Na＋浓度如果增加，也可以加快动作电位的上升速度、加大动作电位的幅度。
5.阅读资料，探究动作电位形成的原因。
资料7　1949年，霍奇金和卡茨用不含Na＋的等渗透压的右旋糖代替海水，在两分钟之内，动作电位消失，而加含Na＋的海水后，在一分半钟左右恢复了原有的动作电位。细胞外Na＋浓度如果增加，也可以加快动作电位的上升速度、加大动作电位的幅度。
资料8　1951年和1950年剑桥大学和哥伦比亚大学的科学家分别用同位素(K42、Na24)验证了K＋和Na＋的分布，并证明动作电位时Na＋内流。
据资料5、7、8可知，动作电位形成的原因是 向膜 (填“内”或“外”)跨膜转运，跨膜运输的方式是 。
Na＋
内
协助扩散
①静息电位的细胞质膜。
Na+通道
K+通道
②受刺激后，Na+通道打开，细胞质膜开始去极化。
K+
K+
Na+
③更多Na+内流，细胞质膜进一步去极化。
K+
Na+
Na+
极化
外正内负
外负内正
3
动作电位及静息电位的恢复
K+
④Na+通道关闭。
⑤更多K+通道开放，细胞质膜复极化。
K+通道
Na+通道
⑥细胞质膜由超极化恢复到静息状态。
K+
Na+
K+
K+
外正内负
Na+-K+泵
活动探究：在箭头处给予离休神经纤维适宜的刺激，请绘制兴奋产生和传导示意图
a b c
兴奋在无髓神经纤维上的传导
6．分析兴奋在离体神经纤维上的传导方向：如果在神经纤维中间给予刺激，兴奋会如何传导？
(1)图中膜内、外都会形成局部电流，请说出它们的电流方向(用字母和箭头表示)。
(2)在此情况下兴奋传导的方向是怎样的(用字母和箭头表示)？ 。
(3)根据(1)和(2)，分析兴奋传导的方向与哪种电流方向一致？兴奋的传导有什么特点？
膜内的电流方向是a←b→c，膜外的电流方向是a→b←c。
a b c
a←b→c
兴奋传导的方向与膜内局部电流方向一致。
双向传导
图1 反射弧中的某一神经
图2 离体的枪乌贼某一神经
观察分析：这两个图有什么不一样？为什么？
注意：在生物体内，通常兴奋来自感受器，因此，兴奋在生物体内的反射弧上的传导是单向传导，而刺激离体的神经纤维中间任意一点，兴奋沿神经纤维双向传导。
兴奋在有髓神经纤维上的传导
髓鞘
轴突
髓鞘
郎飞结
胞体
有髓鞘处的跨膜电流明显减小，膜电位的波动达不到产生动作电位的阈电位
两段髓鞘之间有一个无髓鞘裸露区的结构，此处离子通道密集，容易形成跨膜电流并达到阈电位
有髓神经纤维上的动作电位不能在节间区产生，而只能在郎飞结处产生。因此，局部电流会直接从一个郎飞结流向下一个郎飞结。
兴奋在有髓神经纤维上的传导
概念：动作电位在有髓神经纤维上从一个郎飞结跨越节间区后“跳跃”到下一个郎飞结的传导方式，称为跳跃式传导。
兴奋在有髓神经纤维上的传导
不会，由于有髓神经纤维的局部电流强度较大，多个郎飞结可同时产生动作电位，从而加快了神经冲动的传导速度。
有人测定过，高等动物轴突的髓鞘化提高了动作电位的传导速度，总直径不足0.02mm 的有髓神经纤维，动作电位的传导速率可达上100m.s-1以上，比无髓神经纤维快得多。
影响传导的因素及应用
实验表明，随温度的降低，神经冲动传导速度会有所减慢，当温度降低至0℃时，即终止传导。这也是医学上常用的冷冻麻醉的原理。
临床上，利用肌电图测定神经纤维的传导速度，有助于诊断某些神经疾病，如周围神经损伤和断裂；还可以判断神经损伤的部位、神经再生及恢复情况。
核心归纳
1.神经纤维上膜电位差变化曲线解读
核心归纳
2．细胞外液中Na＋、K＋浓度改变对电位的影响
项目 静息电位 动作电位峰值
Na＋增加
Na＋降低
K＋增加
K＋降低
增大
不变
变小
不变
变小
不变
增大
不变
核心归纳
3.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
1.如图为动作电位示意图，下列叙述正确的是
A.图中a、c均处于极化状态
B.神经细胞处于静息状态时膜电位为零
C.图中b、d点时，Na＋胞外浓度高于胞内，K＋胞
内浓度高于胞外
D.图中c～e段属于复极化过程，需要消耗大量ATP
√
由题图可知，a点为静息电位，处于极化状态，
c点为动作电位，处于反极化状态，A错误；
神经细胞处于静息状态时膜电位不为零，B
错误；
图中b～c段处于反极化状态，是Na＋内流所致，
c～e段属于复极化过程，是K＋外流所致，二者都是易化扩散，不消耗ATP，D错误。
2.如图甲所示，在神经纤维上安装两个完全相同的灵敏电表。表1两电极分别在a、b处膜外，表2两电极分别在d处膜的内外侧，在bd中点c处给予适宜刺激，相关的电位变化曲线如图乙、图丙所示。下列分析错误的是
A.表1记录得到图丙所示的双向电位变化曲线
B.图乙②点时Na＋的内流速率比①点时的大
C.图乙曲线处于③点时，图丙曲线正处于⑤点
D.图丙曲线处于④点时，图甲a处正处于静息电位状态
√
由题意可知，表1两电极分别在a、b处膜外，表1初始值为零电位，因此记录得到图丙所示的双向电位变化曲线，A正确；
图乙②点处于产生动作电位的过程中，动作电位与Na＋的内流有关，①点处于静息电位，因此图乙②点时Na＋的内流速率比①点时的大，B正确；
图乙曲线处于③点时，动作电位最大，此时图丙曲线正处于④点，C错误；
图丙曲线处于④点时，兴奋传递到b处，还没有传递到a处，因此图甲a处正处于静息电位状态，D正确。
在完成一个反射的过程中，兴奋要经过多个神经细胞。一般情况下，相邻的两个神经细胞并不是直接接触的。
当兴奋传导到一个神经细胞的末端时，它是如何传递到另一个神经细胞的呢
神经冲动在神经细胞之间的传递
动作电位的产生和传导
目标一
目标二
目
录
CONTENTS
神经细胞的_______末梢有许多分支，每个分支的末端膨大成
球状，称为突触小体。
轴突
突触小体
线粒体
突触小泡
神经递质
1
突触小体
种类很多，主要有乙酰胆碱、氨基酸（如谷氨酸、甘氨酸）、5-羟色氨、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素等。
突触前膜
突触间隙
突触后膜
神经递质受体
突触小体可以与其他神经细胞的胞体或树突等相接近，共同形成突触。
突触
（含组织液）
2
突触结构
A．______________型，
表示为:
B．______________型，
表示为:
轴突—胞体
轴突—树突
3
突触的类型
注意：一般情况下，兴奋性神经递质引起兴奋，抑制性神经递质引起抑制，但是也有例外，例如兴奋性神经递质乙酰胆碱，作用于骨骼肌引起骨骼肌细胞兴奋，但对心肌细胞则是抑制的，两种不同效果的产生是由于心肌细胞上的受体和骨骼肌细胞上的受体性质不同。因此，兴奋和抑制的产生是神经递质和受体共同决定的。
根据突触功能分
兴奋性突触——突触后膜产生兴奋的突触
抑制性突触——突触后膜产生抑制的突触
拓展提升
特异性受体
阅读教材，请完成兴奋在神经细胞之间传递的过程。
4
传递过程
单向传递
电信号
化学信号
电信号
①传递形式:
②传递特点：
（1）神经细胞间单向传递的原因是什么？
（2）单向传递是指从一个神经细胞的_______（结构）
　 传到下一个神经细胞的________________（结构）
轴突
树突或胞体
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。
（3） 不同部位的信号转化形式
①突触小体：_____________________ 。
②突触后膜：_____________________ 。
电信号→化学信号
化学信号→电信号
1.据图1和图2分析，神经递质作用于突触后膜导致的结果分别是什么？
神经递质的作用机理分析
任务二
神经递质作用于突触后膜使下一个神经细胞产生兴奋
神经递质作用于突触后膜使下一个神经细胞产生抑制。
2.α-银环蛇毒能与突触后膜上的乙酰胆碱(常为兴奋性神经递质)受体牢固结合；有机磷农药能抑制乙酰胆碱酯酶的活性，而乙酰胆碱酯酶的作用是清除与突触后膜上受体结合的乙酰胆碱。当α-银环蛇毒和有机磷农药分别起作用时，突触后膜的反应是怎样的？
α-银环蛇毒与突触后膜上的乙酰胆碱受体牢固结合后，乙酰胆碱不能与突触后膜上的受体结合，使突触后膜不能兴奋；有机磷农药抑制乙酰胆碱酯酶的活性后，乙酰胆碱酯酶不能清除与突触后膜上受体结合的乙酰胆碱，从而使突触后膜持续处于兴奋状态。
3.突触只存在于神经细胞之间吗？
已知副交感神经可以使心率降低。A组保留副交感神经，B组剔除副交感神经，刺激A组中的副交感神经，A的跳动减慢。从A组的营养液中取一些液体注入B组的营养液中，B组的跳动也减慢。
请思考：该实验的自变量是 。该实验表明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 信号。从这一实验可知：突触不仅存在于神经元之间，也可以存在于 之间。
有无副交感神经
化学
神经细胞和心肌细胞
电信号能从一个神经细胞直接传递给另一个神经细胞，它们之间通过由蛋白质构成的孔道相连。
特点：电传递的速度快，几乎无潜伏期，信号传递一般为双向性的。
5
电突触
按化学成分不同分类
神经递质是由神经末梢释放的，可与突触后膜上的受体作用，并能快速而精准地发挥调节作用。
胆碱类（如乙酰胆碱）
单胺类（如多巴胺、肾上腺素、5-羟色）
氨基酸类（如甘氨酸、谷氨酸、天冬氨酸）
6
神经递质的常见种类、生理作用、去向
当乙酰胆碱与突触后膜上的受体相结合时，可引起突触后膜上Na+通道的打开，Na+进入突触后细胞的速度比K+离开突触后细胞的速度快，突触后膜上的相应位置发生去极化，即产生兴奋性突触后电位。
兴奋性递质
抑制性递质
极化
去极化
复极化
超极化
按生理作用不同分类
能对突触后神经细胞产生兴奋性影响
兴奋性递质
抑制性递质
按生理作用不同分类
能对突触后神经细胞产生兴奋性影响
当甘氨酸与突触后膜上的受体相结合时，可引起突触后膜上Cl-通道打开，Cl-迅速进入突触后细胞，突触后膜上的相应位置发生超极化，即产生抑制性突触后电位。
能对突触后神经细胞产生抑制性影响
例如，突触间隙中的乙酰胆碱酯酶可将乙酰胆碱分解成无活性的分子。
在生活或生产中，一些可以有效抑制乙酰胆碱酯酶活性的神经毒气或农药会导致人体产生痉挛麻痹。
神经递质的去向
核心归纳
1.有关神经递质的6点总结
(1)供体：轴突末端突触小体内的突触小泡。
(2)传递途径：突触前膜→突触间隙→突触后膜。
(3)受体：突触后膜上的糖蛋白，具有特异性。
(4)作用：神经递质与受体结合后，打开突触后膜上的相应的离子通道，发生离子流动，引起突触后膜电位变化。
核心归纳
(5)类型：兴奋性神经递质——乙酰胆碱、谷氨酸等，该类递质作用于突触后膜后，能增强突触后膜对Na＋的通透性，使Na＋内流，从而使突触后膜产生动作电位，即引起下一神经细胞发生兴奋；抑制性神经递质——甘氨酸、γ-氨基丁酸、去甲肾上腺素等，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，从而使神经细胞难以产生兴奋。
(6)去向：神经递质发挥效应后，会很快被相应的酶降解，或被突触前神经细胞回收，以免持续发挥作用。
核心归纳
2.比较兴奋在神经纤维上的传导和在神经细胞之间的传递
比较项目 兴奋在神经纤维上的传导 兴奋在神经细胞之间的传递
结构基础 神经细胞(神经纤维) 突触
信号形式(或变化) 电信号 电信号→化学信号→电信号
速度 快 慢
方向 可以双向 单向传递
核心归纳
3．药物或有毒、有害物质作用于突触，从而阻断神经冲动传递的可能原因
(1)突触后膜上受体的位置被某种有毒、有害物质占据，则神经递质不能与之结合。
(2)神经递质受体被破坏。
(3)药物或有毒、有害物质阻断神经递质的合成或释放。
3.如图是突触局部模式图，以下说法不正确的是
A.②和①的结合具有特异性
B.兴奋只能由③传递到④，而不能反过来
C.⑤是突触间隙
D.⑥的形成与高尔基体有关
√
根据突触的结构可知，②神经递质只能由④突触前膜释放，通过⑤突触间隙，然后与③突触后膜上的①特异性受体结合，使突触后膜兴奋或者抑制，⑥突触小泡来自高尔基体产生的小囊泡。
4.(2022·全国乙，3)运动神经元与骨骼肌之间的兴奋传递过度会引起肌肉痉挛，严重时会危及生命。下列治疗方法中合理的是
A.通过药物加快神经递质经突触前膜释放到突触间隙中
B.通过药物阻止神经递质与突触后膜上特异性受体结合
C.通过药物抑制突触间隙中可降解神经递质的酶的活性
D.通过药物增加突触后膜上神经递质特异性受体的数量
√
通过药物加快神经递质经突触前膜释放到突触间隙中，会加剧肌肉痉挛，不能达到治疗目的，A错误；
通过药物阻止神经递质与突触后膜上特异性受体结合，可以中断信号由突触前膜传至突触后膜的过程，能够阻止肌肉组织持续兴奋，从而达到治疗目的，B正确；
通过药物抑制突触间隙中可降解神经递质的酶的活性，突触间隙中的神经递质无法被降解，从而持续作用于肌肉组织，不能达到治疗目的，C错误；