2.3神经冲动的产生和传导 课件(共82张PPT)-2025-2026学年上学期高二生物（人教版）选必修1

(共82张PPT)
第2章 神经调节
第3节 神经冲动的产生和传导
问题探讨
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。
讨论1：从运动员听到枪响到作出起跑的反应，信号的传导经过了那些结构？
感受器（耳）、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（传出神经末梢和它所支配的肌肉）
讨论2：短跑比赛规则中关于“抢跑”规定的科学依据是什么？
人类从听到声音到做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0.1s
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。
问题探讨
神经冲动的产生和传导
兴奋在神经纤维上的传导
兴奋在神经元之间（或神经元和其他细胞）的传递
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？
一、兴奋在神经纤维上的传导
1. 神经表面电位差实验
坐骨神经
腓肠肌
伽尔瓦尼在实验室解剖青蛙，把剥了皮的蛙腿，用刀尖碰蛙腿上外露的神经时，蛙腿剧烈地痉挛，同时出现电火花。经过反复实验，他认为痉挛起因于动物体上本来就存在的电，他还把这种电叫做“生物电”。
意大利生理学家
伽尔瓦尼
（L.Galvani）
01
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. 神经表面电位差实验
01
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. 神经表面电位差实验
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
（1）实验过程
共发生了两次方向相反的偏转
1. 神经表面电位差实验
（2）实验结论：在神经系统中，兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维来传导的，这种电信号也叫神经冲动。
神经冲动在神经纤维上是怎样产生和传导的？
1. 神经表面电位差实验
+
+
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①
②
③
④
a
b
a
b
a
b
a
b
神经表面电位差的实验示意图
2. 兴奋在神经纤维上的产生和传导
（1）过程
神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内K+浓度高。
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Na+、K+的浓度
2. 兴奋在神经纤维上的产生和传导
（1）过程
Na+
膜外
膜内
膜外
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K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内K+浓度高。
静息时，膜对K+的通透性大，即K +通道蛋白开放，造成K+外流，使膜外的阳离子浓度高于膜内，细胞膜两侧的电位表现为外正内负，称为静息电位。
电位表现：___________
形成原因：___________
运输方式：___________________
外正内负
K+外流
协助扩散（离子通道）
①静息电位
Na+浓度：膜外>膜内； K +浓度：膜内>膜外
2. 兴奋在神经纤维上的产生和传导
（1）过程
静息电位产生机制
动画演示
K+
Na+
K通道
Na通道
膜外
膜内
外正内负
K+外流
2. 兴奋在神经纤维上的产生和传导
Na+
膜外
膜内
膜外
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K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
Na+
在受到刺激时，细胞膜对Na+的通透性增加，造成Na+内流，这个部位的膜两侧出现暂时性的电位变化，出现外负内正的现象，叫动作电位。
2. 兴奋在神经纤维上的产生和传导
（1）过程
②动作电位
电位表现：___________
形成原因：___________
运输方式：___________________
外负内正
Na+内流
协助扩散（离子通道）
刺激
2. 兴奋在神经纤维上的产生和传导
（1）过程
动作电位产生机制
K+
Na+
K通道
Na通道
膜外
膜内
动画演示
2. 兴奋在神经纤维上的产生和传导
外负内正
Na+内流
兴奋部位（外负内正）与未兴奋部位（外正内负）之间由于电位差发生电荷移动形成局部电流。
Na＋
Na＋
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++++
++++
++++
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++++
++++
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++++
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++++
++++
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- - - -
Na＋
Na＋
++++
++++
- - - -
- - - -
Na＋
Na＋
Na＋
Na＋
Na＋
Na＋
2. 兴奋在神经纤维上的产生和传导
（1）过程
③兴奋传导
兴奋部位和未兴奋部位之间
存在电位差，形成___________。
局部电流
2. 兴奋在神经纤维上的产生和传导
（1）过程
这种局部电流又刺激相近的未兴奋部位发生同样的电位变化，如此进行下去，将兴奋向前传导，后方又恢复为静息电位。
Na＋
Na＋
- - - -
++++
++++
++++
++++
++++
++++
++++
++++
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++++
++++
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++++
++++
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Na＋
Na＋
++++
++++
- - - -
- - - -
Na＋
Na＋
Na＋
Na＋
Na＋
Na＋
2. 兴奋在神经纤维上的产生和传导
（1）过程
④恢复静息电位
形成原因：___________
运输方式：___________
K+外流
协助扩散
2. 兴奋在神经纤维上的产生和传导
（1）过程
延伸拓展
神经细胞每兴奋一次，会有部分Na+内流和部分K+外流，长此以往，神经细胞膜内高K+膜外高Na+的状态将不复存在。这个问题如何解决呢？
丹麦生理学家斯科（Jens C.Skou）等人发现，钠钾泵是一种钠钾依赖的ATP酶，能分解ATP释放能量，将膜外的K+运进细胞，同时将膜内的Na+运出细胞。细胞内K+浓度高，细胞外Na+浓度高，正是由钠钾泵维持的。
Na+-K+泵：细胞内K+浓度高，细胞外Na+浓度高，正是由钠钾泵维持的。
吸K+排Na+
延伸拓展
Na+内流，K+外流：协助扩散
Na+出细胞，K+进细胞：主动运输（钠钾泵）
兴奋产生和传导中Na+、K+的运输方式：
2. 兴奋在神经纤维上的产生和传导
（2）传导形式：电信号
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兴奋部位
未兴奋部位
未兴奋部位
刺激
①兴奋传导方向：兴奋部位 → 未兴奋部位
2. 兴奋在神经纤维上的产生和传导
（3）传导方向
膜外
膜内
膜外
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适宜刺激
2. 兴奋在神经纤维上的产生和传导
（3）传导方向
膜外
膜内
膜外
观察膜内外局部电流方向与兴奋传导的方向是否一致？
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膜外
膜内
膜外
2. 兴奋在神经纤维上的产生和传导
（3）传导方向
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膜外
膜内
膜外
2. 兴奋在神经纤维上的产生和传导
（3）传导方向
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兴奋部位
未兴奋部位
未兴奋部位
刺激
②局部电流方向：
膜内：兴奋部位（+）→未兴奋部位（-），与兴奋传导方向相同
膜外：未兴奋部位（+）→兴奋部位（-），与兴奋传导方向相反
2. 兴奋在神经纤维上的产生和传导
（3）传导方向
膜外
膜内
膜外
+
+
+
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01
①在离体的神经纤维上：双向传导
②在反射弧上：单向传导
2. 兴奋在神经纤维上的产生和传导
（4）传导特点
兴奋在神经纤维上的传导特点解析
在反射过程中，兴奋只能从感受器传到效应器，因此，在生物体内的反射弧上，兴奋在神经纤维上的传导方向是单向的。
双向传导的前提除神经纤维需离体之外，刺激还不能发生在神经元的端点；在中部刺激神经纤维，会形成兴奋区，而两侧临近的未兴奋区与该兴奋区都存在电位差，形成局部电流，因此可以双向传导。
在离体的神经纤维上：双向传导
在反射弧上：单向传导
3. 膜电位变化曲线
（1）电表两极分别置于神经纤维的内侧和外侧
3. 膜电位变化曲线
（1）电表两极分别置于神经纤维的内侧和外侧
刺激
①a点之前
——静息电位
K+外流（协助扩散），
膜电位表现为外正内负
②ac段
——动作电位的形成
Na+内流（协助扩散），
膜电位表现为外负内正
③ce段
——静息电位的恢复
K+外流（协助扩散），
膜电位恢复为外正内负
3. 膜电位变化曲线
④ef段
—— 一次兴奋完成后
钠钾泵将Na+泵出膜外，K+泵入膜内（主动运输），以恢复细胞外Na+浓度高和细胞内K+浓度高的状态，为下一次兴奋做好准备。
刺激
3. 膜电位变化曲线
刺激
了解：为什么e点比a点低而不是持平？
恢复静息电位的力道比较大，会使膜电位的恢复超过静息电位值，产生一个比静息电位还要负的电位，这种现象叫超极化。
反射的发生不仅需要完整的反射弧，还需要适宜的刺激。如图所示将刺激强度逐渐增加(S1～S8)，一个神经细胞细胞膜电位的变化规律：
图中显示：
①刺激要达到一定的强度才能诱导神经细胞产生动作电位；
②刺激强度达到S5以后，随刺激强度增加动作电位基本不变。
资料分析（了解）：
注意：
（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，K+始终膜内多于膜外，Na+始终膜外多于膜内；
（3）整个过程中，动作电位的传导不会随着时间而衰减。
3. 膜电位变化曲线
（2）电表两极均置于神经纤维的外侧
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
4. 电位大小变化的判断
①静息电位的大小取决于细胞内外K+浓度
②动作电位的大小取决于细胞内外Na+浓度
神经纤维
电信号
神经元之间
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？
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。
二、兴奋在神经元之间的传递
1. 突触小体：神经元的轴突末梢经多次分支，最后每个小枝末端膨大，呈杯状或球状。
轴突末梢
突触小体
2. 突触
（1）概念：突触小体可以与其他神经元的细胞体或树突等相接近，共同形成突触。
突触前膜：轴突末梢突触小体的膜
突触间隙：突触前膜与后膜的缝隙，
含组织液
突触后膜：细胞体膜或树突膜
突触
突触小泡
线粒体
神经递质受体
神经递质
突触小体
2. 突触
（2）结构
轴突—细胞体型
轴突—树突型
2. 突触
（3）突触类型
①神经元之间
神经元与肌肉细胞或某些腺体之间也是通过突触联系，神经元释放的神经递质也可以作用于这些肌肉细胞或腺细胞，引起肌肉收缩或腺体分泌。
2. 突触
（3）突触类型
②轴突—肌肉细胞、轴突—腺体细胞
腺体细胞
突触前膜
3. 传递过程
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
突触前神经元
突触后神经元
突触间隙
突触后膜
突触前膜
神经递质
突触小泡
神经递质释放的运输方式是_____，_____消耗能量，_______转运蛋白，体现了细胞膜__________________；
突触小泡的形成与_________(细胞器)有关，胞吐过程中需要的能量主要来自_______(细胞器)
胞吐
需要
不需要
具有一定的流动性
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（化学物质）。
高尔基体
线粒体
突触前膜信号转换：电信号→化学信号
3. 传递过程
神经递质通过突触间隙的运到突触后膜的方式为_____，_______消耗能量,其快慢与__________________和______等有关。
神经递质通过突触间隙扩散到突触后膜的受体附近。
突触间隙信号转换：化学信号→化学信号
扩散
不需要
神经递质的浓度
温度
3. 传递过程
神经递质与受体的结合具有_____性；
受体的化学本质是_______________；
神经递质与受体结合，体现了细胞膜的功能:______________________。
特异
蛋白质(糖蛋白)
进行细胞间的信息交流
神经递质与突触后膜上的受体结合。
突触后膜信号转换：化学信号→电信号
突触后膜上的离子通道发生变化，引发电位变化。
神经递质被降解或回收。
3. 传递过程
拓展：神经元与肌肉细胞接触动作电位传导示意图
轴突
突触小泡
突触前膜
突触间隙
突触后膜
电信号
化学信号
电信号
4. 传递形式
（1）突触：电信号→化学信号→电信号
（2）突触前膜：电信号→化学信号
（3）突触后膜：化学信号→电信号
（1）单向传递
5. 传递特点
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）传递速度比在神经纤维上传导要慢
5. 传递特点
原因：突触处的兴奋传递需要通过化学信号的转换。
6. 神经递质
（1）本质：化学物质（主要是小分子物质）
（2）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。
（3）释放方式：胞吐
（4）作用：作为信息分子，引起下一个神经元兴奋或抑制
6. 神经递质
兴奋性递质
抑制性递质
Na+通道打开，Na+内流，后膜产生动作电位，后神经元兴奋
Cl-通道打开，Cl-内流，强化外正内负的静息电位，使后膜难以兴奋，表现为抑制作用
（5）种类
兴奋型：Na+内流引发动作电位，外负内正
抑制型：Cl-内流加强静息电位，外正内负
②抑制是指突触后膜电位仍是外正内负，而且是内外电位差更大了。这种情况下神经元更不容易转化为外负内正的动作电位，因此称为抑制。
①兴奋是指突触后膜电位由外正内负的静息电位变成了外负内正的动作电位。
兴奋性递质和抑制性递质的理解
+ 表示兴奋
- 表示抑制
膝跳反射的效应器为传出神经末梢和它所支配的伸肌、屈肌。
发生膝跳反射时，伸肌所连接的传出神经兴奋，伸肌收缩；屈肌所连接的传出神经受到抑制，屈肌舒张。
兴奋和抑制
（6）去向：神经递质与受体分开后，迅速被降解或回收进细胞，以免持续发挥作用。
6. 神经递质
拓展：兴奋传导和传递过程中电流计指针偏转问题
（1）刺激a点，b点先兴奋，d点后兴奋，电流表指针发生两次方向相反的偏转（先左后右）；
（2）刺激c点，b、d点同时兴奋，无电位差，电流表指针不发生偏转。
1. 兴奋在神经纤维上传导
（1）刺激b点，由于兴奋在突触间传递速度比在神经纤维上传导要慢，a点先兴奋，d点后兴奋，电流表指针发生两次方向相反的偏转；
（2）刺激c点，兴奋不能传递到a点，单向传导，d点兴奋，电流表指针发生一次偏转。
拓展：兴奋传导和传递过程中电流计指针偏转问题
2. 兴奋在神经元之间传递
总结：兴奋在神经纤维上传导与神经元之间传递的比较
项目 神经纤维上的兴奋传导 神经元之间的兴奋传递
涉及细胞数 个神经元 个神经元
结构基础
形式 信号 信号→ 信号→ 信号
方向 可 向传导 向传递
速度
效果 使 部位兴奋 使 神经元兴奋或 ；
单
多
神经纤维
突触
电
电
化学
电
双
单
迅速
较慢
未兴奋
下一个
抑制
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
1. 某些化学物质能够对神经系统产生影响
（1）作用位点：往往是突触
（2）作用机理：
①有些能促进神经递质的合成和释放速率
②有些会干扰神经递质与受体的结合
③有些会影响分解神经递质的酶的活性
兴奋剂和毒品等也大多是通过突触起作用的
2. 兴奋剂与毒品
（1）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。具有增强人的兴奋程度、提高运动速度等作用。
（2）毒品：《中华人民共和国刑法》第357条规定：毒品是指鸦片、海洛因、冰毒、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其它能够使人形成隐僻的麻醉药品和精神药品。
冰毒
可卡因
吗啡
摇头丸
海洛因
罂粟
各类毒品
3. 可卡因
（1）可卡因既是一种兴奋剂也是一种毒品。它会影响大脑中与愉快传递有关的神经元，这些神经元利用神经递质——多巴胺来传递愉悦感。
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，于是多巴胺就就留在突触间隙持续发挥作用，对突触后膜过多刺激。
③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
（2）可卡因的上瘾机制
03②吸食可卡因者可产生心理依赖性，长期吸食易产生触幻觉与嗅幻觉，最典型的是有虫行蚁走感，奇痒难忍，造成严重的抓伤甚至断肢自残、情绪不稳定，容易引发暴力或攻击行为；③长期大剂量使用可卡因后突然停药，可出现抑郁、焦虑、失望、疲惫、失眠、厌食等症状。（3）可卡因的其他危害①可卡因能干扰交感神经的作用，导致心脏功能异常，还会抑制免疫系统的功能；
2008年，《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。
推断假说与预期
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？”
为回答此问题，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 。
A
B
思维训练
A
B
由此，科学家得出结论：该神经释放一种化学物质，这种物质可以使心跳变慢。
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？
A、B心脏均变慢
推断假说与预期
思维训练
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。
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：根据已有的知识对现象背后原因的尝试性解释，或者是对探究的问题的一种尝试性回答。
实验预期：在假说成立的逻辑前提下，对检验假说的实验结果做出推测。
推断假说与预期
思维训练
提出假说：支配心脏的副交感神经可能是释放了某种化学物质，该物质可以使心跳减慢。
实验预期：从A心脏的营养液中取一些液体注入B心脏的营养液中，B心脏的跳动也会减慢。
推断假说与预期
思维训练
提出问题：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？
提出问题
提出假说
实验预期
练习与应用（P31）
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
C
动作电位
兴奋性神经递质
一、概念检测
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
A
一、概念检测
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。
（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？
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。
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。
本节结束！