2.3神经冲动的产生和传导课件高二上学期生物人教版（2019）选择性必修1

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，信号的传导经过了哪些结构？神经中枢传入神经感受器效应器传出神经神经元之间神经纤维2.短跑比赛规则中关于“抢跑”规定的科学依据是什么？人类从听到声音到作出反应起跑，兴奋需要经过反射弧的各个结构时间至少需要0.1s。思考：兴奋在反射弧中以什么形式传导？它又是怎么传导的呢？1电信号的发现资料1：18世纪，伽尔瓦尼意外地发现，用两种金属导体在蛙的肌肉和神经之间建立回路，蛙腿剧烈地痉挛。经过反复实验，他认为痉挛起因于蛙体内存在的电，他还把这种电叫做“生物电”。神经通过生物电使肌肉收缩。1电信号的发现资料2：意大利物理学家伏特认为这只是一种纯物理现象，是两种金属的电位差引起的，而不是所谓的生物电。使肌肉收缩起因真的是生物电吗？这个电可测吗？1电信号的发现资料3：蛙的坐骨神经表面电位变化实验1电信号的发现资料4：乌贼神经细胞轴突电活动实验

1936年，英国解剖学家杨发现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。同时，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。

如果要观察神经兴奋是否有跨生物膜的电荷转移，需要测量轴突所在细胞膜两侧的电位差。这需要将一个电极插入轴突内部，要求电极的直径非常细且不能损伤细胞。在当时，这是一个难以逾越的技术难题。1电信号的发现资料4：乌贼神经细胞轴突电活动实验1939年，英国剑桥的生物物理学家赫胥黎和霍奇金将枪乌贼的神经元轴突浸入盛有生理盐水的水槽。将其中一个电极刺入细胞膜，而另一个电极留在细胞膜外，并将两个电极联通，监测电位变化。霍奇金AlanHodgkin赫胥黎AndrewHuxley-45mV电极刺穿细胞膜后0mV电极刺穿细胞膜前2静息电位的形成和维持1.神经元膜内、外的离子分布不均匀：Na+膜外浓度比膜内高，而K+膜外浓度比膜内低。

2.神经细胞膜对不同离子的通透性不同：静息状态时，膜对K+通透性大，K+外流。受刺激时，膜对Na+通透性增加，Na+内流。2.1静息电位2.1.1状

态：2.2.3离子分布：未受刺激时K+内高外低2.2.4结果：K+内高外低K+通道开放K+外流↓膜外阳离子浓度高于膜内(内负外正)↓2.2.2膜通透性：主要对K+有通透性，即K+通道开放，运输方式？协助扩散2静息电位的形成和维持+静息状态②③④在神经左侧给予刺激无电位变化神经表面各处电位相等++-ab+++-3兴奋在神经纤维上的传导3.1动作电位3.1状态：受刺激后3.2膜通透性：

细胞膜对Na+的通透性增加，Na+内流，3.3结果：Na+通道开放↓Na+内流膜内阳离子浓度高于膜外(内正外负)↓运输方式？协助扩散思考：兴奋部位电位内正外负,邻近未兴奋部位仍为内负外正，兴奋部位和未兴奋部位会发生什么？3兴奋在神经纤维上的传导-+-------------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++兴奋部位未兴奋部位未兴奋部位刺激3.1局部电流的形成内正外负内负外正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内负外正局部电流方向：①膜外:电流未兴奋部位→兴奋部位与兴奋传导方向相反②膜内:电流兴奋部位→未兴奋部位与兴奋传导方向相同3.1.1兴奋在神经纤维传导方向：双向传导原因？3兴奋在神经纤维上的传导（动作电位）电流方向电流方向兴奋方向兴奋方向电流方向电流方向-+-------------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++兴奋部位未兴奋部位未兴奋部位刺激3.1局部电流的形成内正外负内负外正内负外正3兴奋在神经纤维上的传导电流方向电流方向兴奋方向兴奋方向电流方向电流方向局部电流的传导（神经冲动）兴奋传至未兴奋部位，即刺激开始，使钠离子通道打开，大量钠离子内流.3.1.2神经冲动本质：伴随兴奋消去，兴奋部位重新转变为未兴奋部位，使得钾离子重新通道打开，大量钾离子外流.兴奋部位与未兴奋部位之间由于电位差发生电荷移动形成局部电流，如此依次进行下去，兴奋不断地向前传导，后方恢复静息电位。ab+—神经+—静息时，电表没有测出电位差，说明神经表面各处电位相等左侧给予刺激，靠近刺激端的电极处（a处）先变为负电位接着恢复正电位然后，另一电极（b处）变为负电位接着又恢复为正电位电表偏转了多少次？2次Na+膜外膜外+++++++++++++--------------------------+++++++++++++K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+K+Na+Na+Na+K+K+K+思考：静息电位与动作电位的形成，使K+持续外流与Na+持续内流，如持续下去，协助扩散会使得门内外的Na+与K+浓度趋向相同，但实际上无论何时一直是膜外的Na+浓度高，膜内的K+浓度高，这是为什么呢？(主动运输）(协助扩散）(协助扩散）钠钾泵保持膜内高钾，膜外高钠，膜内外离子分布不平衡的状态。(是动作电位与静息电位产生的离子基础）3兴奋在神经纤维上的传导若想通过实验测量枪乌贼神经纤维的静息电位和动作电位。请在下图的电压表选择合适的实验位点（a、b、c点）连接。图1：测量静息电位和动作电位图2：只能测量动作电位连接a、c，无刺激性，可测静息电位。刺激时可测动作电位连接a、b，无刺激时，指针不偏转，刺激时可测动作电位拓展—膜电位的测量方法及膜电位差变化曲线解读膜内外存在离子浓度差，可测量静息电位，起点不为0两电极位于膜同侧，存在离子浓度相等，测量动作电位起点为0电位变化与膜内外离子浓度有什么关系？拓展—膜电位的测量方法及膜电位差变化曲线解读e膜电位/mV0时间/msabcdf刺激-70mv35mv（峰电位）（阈电位）2.传导过程：ab段静息电位：K+外流→内负外正。①K+通道打开(协助扩散)；②平衡时，膜内K+浓度仍高于膜外bc段动作电位形成：Na+内流。（膜电位大于阈电位）①Na+通道打开(协助扩散)；②膜电位差距迅速缩小cd段动作电位形成：足量Na+内流至平衡，膜电位逆转→内正外负，①Na+内流整个过程，膜外Na+浓度仍高于膜内；②峰值大小与膜内外Na+的浓度差有关零电位：内外无电位差de段静息电位恢复：K+通道打开后逐渐关闭，K+大量外流,膜电位恢复为静息电位后,K+通道关闭(协助扩散)。（膜电位大于峰电位）ef段：①Na+-K+泵，排钠吸钾，主动运输维持膜外Na+高，膜内K+高，为下一次兴奋做准备（主动运输）动作电位：兴奋和未兴奋部位之间由于电位差的存在而发生电荷移动（膜外电位为0点位）膜电位(电位差)=膜内电位-膜外电位极化去极化复极化事实：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。神经元之间4兴奋在神经元之间的传递突触小体可以与其他神经元细胞体或树突等相接近，共同形成。3.1突触：突触小体4兴奋在神经元之间的传递4.1突触4.2突触小体：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。4.1.1突触类型：①神经元之间a:轴突—细胞体型b:轴突—树突型思考：突触只能连接神经元与神经元之间吗？4兴奋在神经元之间的传递②神经元与肌肉和腺体a.轴突—肌肉型b.轴突—腺体型肌肉的收缩腺体的分泌4兴奋在神经元之间的传递当兴奋传导到神经元的末端时，是如何传递到另一个神经元的呢？4.1.1突触类型：4.1.2突触结构突触小泡神经递质线粒体兴奋传导的方向突触小体(提供能量)(高尔基体,内含神经递质)突触前一个神经元的轴突（突触小体的膜）（充满组织液）下一个神经元的细胞体或树突，也可以位于肌肉细胞或腺细胞突触前膜突触间隙突触后膜本质：糖蛋白特异性受体突触=突触小体？≠4兴奋在神经元之间的传递兴奋传

导方向兴奋到达突触前膜所在的轴突末梢，Ca2+内流,突触小泡向突触前膜移动并释放神经递质.（电信号→化学信号）神经递质通过突触间隙扩散到突触后膜的受体附近（化学信号）神经递质与突触后膜的受体其结合，形成递质-受体复合物。突触后膜上的Na+打开，引发电位变化（化学信号→电信号）问题1：神经冲动从上一个神经元传到下一个神经元，下一个神经元一定兴奋吗？不一定下一个神经元兴奋或抑制。主要与释放的神经递质有关.4兴奋在神经元之间的传递4.3神经递质种类兴奋性递质：抑制性递质：Na+通道打开，Na+内流，突触后膜产生动作电位，后神经元兴奋Cl-通道打开，Cl-内流后，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（一般为乙酰胆碱、谷氨酸、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素等。）（一般为甘氨酸、5-羟色氨等。）神经递质不一定是大分子有机物，可能是小分子有机物或者无机物4兴奋在神经元之间的传递兴奋传

导方向兴奋到达突触前膜所在的轴突末梢，Ca2+内流,突触小泡向突触前膜移动并释放神经递质.（电信号→化学信号）神经递质通过突触间隙扩散到突触后膜的受体附近（化学信号）神经递质与突触后膜的受体其结合，形成递质-受体复合物。突触后膜上的Na+打开，引发电位变化（化学信号→电信号）问题2：神经递质发挥作用后的去向如何？神经递质与受体分开后的去向是迅速被降（乙酰胆碱被乙酰胆碱酯酶降解）或回收（多巴胺通常被转运体回收），避免持续发挥作用.4兴奋在神经元之间的传递原因：由于突触处的兴奋传递需要通过化学信号的转换.②传递速度较神经纤维上慢原因：神经递质储存于突触前膜的突触小泡中，只能由突触前膜释放，然后作用于突触后膜。4兴奋在神经元之间的传递4.3突触信息传递特点：①单向传递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结构基础信号形式方向速度效果单个神经元多个神经元神经纤维突触电信号电信号→化学信号→电信号可双向传导单向传递迅速较慢使未兴奋部位兴奋使下一个神经元兴奋或抑制兴奋在神经纤维上的传导与在神经元之间传递的比较拓展延伸据图（ab=bd）思考讨论并完成以下问题：①刺激a点左侧,电流计指针如何偏转？②刺激ab之间的点，电流计指针如何偏转？

发生两次方向相反的偏转（因为a点先兴奋，d点后兴奋）

发生两次方向相反的偏转（因为a点先兴奋，d点后兴奋）③刺激中点b点，电流计如何偏转？

发生两次方向相反的偏转（因为a点先兴奋，d点后兴奋）④刺激c（bc=cd）点，电流计指针如何偏转？⑤刺激d点右侧，电流计如何偏转？⑥上述④⑤现象发生的原因是？

发生一次偏转（因为a点不兴奋，d点兴奋）

发生一次偏转（因为a点不兴奋，d点兴奋）神经元之间兴奋的传递只能是单方向（因为神经递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜）若刺激神经纤维ab中点c处,电流表指针

。

不偏转5.1兴奋剂(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。5.2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（可卡因）就是毒品，它们会对人体健康带来极大的危害。5滥用兴奋剂、吸食毒品的危害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，于是多巴胺就留在突触间隙持续发挥作用。③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5.3可卡因的成瘾机制5滥用兴奋剂、吸食毒品的危害

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CA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