神經(jīng)沖動(dòng)的產(chǎn)生和傳導(dǎo)課件-2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修1

第3節(jié)神經(jīng)沖動(dòng)的產(chǎn)生和傳導(dǎo)第2章神經(jīng)調(diào)節(jié)現(xiàn)在世界短跑比賽規(guī)則規(guī)定，在槍響后0.1s內(nèi)起跑被視為搶跑。這個(gè)“搶跑”規(guī)定的生物學(xué)依據(jù)是什么？人類從耳朵接受刺激到肌肉作出反應(yīng)起跑需要經(jīng)過(guò)反射弧的各個(gè)結(jié)構(gòu)，完成這一反射活動(dòng)所需的時(shí)間至少需要0.1s。蘇炳添是第一位進(jìn)入奧運(yùn)百米決賽的亞洲人，他以9.98秒的成績(jī)獲得第六名，創(chuàng)造了歷史。他的決賽起跑反應(yīng)時(shí)間僅為0.167秒。興奮經(jīng)過(guò)了：感受器（耳）→傳入神經(jīng)（聽覺神經(jīng)）→神經(jīng)中樞（脊髓、大腦皮層）→傳出神經(jīng)→效應(yīng)器（肌肉）等結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)疑問(wèn)：①興奮的實(shí)質(zhì)是什么？它是如何產(chǎn)生的？②興奮是以什么形式在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)的，從而使反射活動(dòng)能如此迅速完成？一興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)坐骨神經(jīng)腓腸肌(意大利)伽爾瓦尼伽爾瓦尼實(shí)驗(yàn)

P32人類第一次將電現(xiàn)象與生命活動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，他在論文中宣稱動(dòng)物的組織可產(chǎn)生生物電。用電流計(jì)測(cè)出了肌肉電流，證明了生物電的存在一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)一1.蛙坐骨神經(jīng)表面電位差實(shí)驗(yàn)P27

科學(xué)家做過(guò)如下實(shí)驗(yàn)：在蛙的坐骨神經(jīng)外表面不同位置上放置兩個(gè)微電極，并將它們連接到一個(gè)靈敏電流計(jì)上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果;①靜息時(shí),電表_____測(cè)出電位差,說(shuō)明靜息時(shí)神經(jīng)外表面各處電位______沒有相等②在圖示神經(jīng)的左側(cè)的一端給予刺激后一段時(shí)間，______刺激端的電極處（a處）先變?yōu)開__電位，接著____________靠近恢復(fù)正電位，指針不偏轉(zhuǎn)負(fù)③一段時(shí)間后，遠(yuǎn)離刺激端的另一電極（b處）變?yōu)開___電位負(fù)④接著b處又_____________恢復(fù)為正電位蛙的坐骨神經(jīng)表面電位變化實(shí)驗(yàn)均為正電位電流從正電位到負(fù)電位，電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)b處仍未正電位指針向右偏轉(zhuǎn)一興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)

在神經(jīng)系統(tǒng)中，興奮是以電信號(hào)的形式沿著神經(jīng)纖維傳導(dǎo)的，這種電信號(hào)也叫神經(jīng)沖動(dòng)。++-++-++①②③④abababab神經(jīng)沖動(dòng)在神經(jīng)纖維上是怎樣產(chǎn)生和傳導(dǎo)的？共發(fā)生了兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)靜息時(shí)神經(jīng)元細(xì)胞膜內(nèi)、外某些離子的濃度細(xì)胞類型細(xì)胞內(nèi)濃度（mmol/L）細(xì)胞外濃度（mmol/L）Na+K+Na+K+槍烏賊神經(jīng)元軸突5040046010蛙神經(jīng)元151201201.5一一興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞外的Na+濃度比膜內(nèi)要高，K+濃度比膜內(nèi)低。一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)靜息狀態(tài)靜息時(shí)，膜對(duì)K+的通透性大，造成K+外流，使膜外的陽(yáng)離子總濃度高于膜內(nèi)，出現(xiàn)內(nèi)負(fù)外正的現(xiàn)象，叫靜息電位。膜上的鉀離子通道蛋白大量打開一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)

在受到刺激時(shí)，細(xì)胞膜對(duì)Na+的通透性增加，造成Na+內(nèi)流，使膜內(nèi)的陽(yáng)離子總濃度高于膜外，出現(xiàn)內(nèi)正外負(fù)的現(xiàn)象，叫動(dòng)作電位，此部位稱為興奮部位。動(dòng)作電位Na+通道蛋白打開，Na+協(xié)助擴(kuò)散內(nèi)流刺激興奮部位未興奮部位

由于鄰近的未興奮部位仍然是

，因此在興奮部分與未興奮部位之間由于

的存在而發(fā)生

的定向移動(dòng)，這樣就形成了由

電位到

電位的

。

局部電流方向：在膜外由

部位流向

部位，膜內(nèi)由

部位流向

部位，從而形成了局部電流回路。內(nèi)負(fù)外正電位差電荷正負(fù)局部電流未興奮興奮興奮未興奮一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)

局部電流刺激相鄰未興奮部位發(fā)生同樣的電位變化，如此進(jìn)行下去，將興奮向前傳導(dǎo)，后方又恢復(fù)為靜息電位。P28興奮的傳導(dǎo)與恢復(fù)膜內(nèi)、膜外的局部電流都理解成正電荷的定向移動(dòng)②動(dòng)作電位：電位：原因：①靜息電位：電位：原因：內(nèi)負(fù)外正K+外流內(nèi)正外負(fù)Na+內(nèi)流小結(jié)：興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)③-④興奮的傳導(dǎo)膜內(nèi)局部電流方向：膜外局部電流方向：思考：靜息狀態(tài)時(shí)一直要K+外流，而每傳來(lái)一次興奮就內(nèi)流進(jìn)來(lái)一些Na+。如果只發(fā)生K+外流或Na+內(nèi)流，各離子的內(nèi)外梯度就會(huì)不斷減少，直至無(wú)法發(fā)生被動(dòng)運(yùn)輸興奮部位→未興奮部位未興奮部位→興奮部位①K+在整個(gè)過(guò)程中都是由高濃度到低濃度運(yùn)輸,K+外流需要通道蛋白的協(xié)助,屬于被動(dòng)運(yùn)輸(協(xié)助擴(kuò)散);②Na+在動(dòng)作電位產(chǎn)生時(shí)內(nèi)流,Na+的內(nèi)流需要通道蛋白,同時(shí)從高濃度到低濃度運(yùn)輸,故屬于被動(dòng)運(yùn)輸(協(xié)助擴(kuò)散);細(xì)胞膜上有結(jié)構(gòu)叫Na+-K+泵，它每消耗一個(gè)ATP分子,能逆濃度梯度泵出3個(gè)Na+和泵入2個(gè)K+。Na+-K+泵將流入的Na+泵出膜外,將流出的K+泵入膜內(nèi),始終維持細(xì)胞外Na+濃度高和細(xì)胞內(nèi)K+濃度高的狀態(tài),該過(guò)程屬于主動(dòng)運(yùn)輸,需消耗能量。①在反射過(guò)程中②在離體的神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)方向：__________傳導(dǎo)方向：__________單向傳導(dǎo)雙向傳導(dǎo)思考：為什么？在生物體內(nèi)自然狀況下，興奮總是最先刺激到傳入神經(jīng)的樹突末梢（感受器），因此在體內(nèi)的反射過(guò)程中，興奮只能從感受器傳到效應(yīng)器，因此是單向傳導(dǎo)的。思考：為什么？在離體條件下，人為刺激神經(jīng)纖維中部后，會(huì)形成興奮區(qū)，而兩側(cè)臨近的未興奮區(qū)與該興奮區(qū)都存在電位差，都可以產(chǎn)生電荷移動(dòng)，形成局部電流，因此可以雙向傳導(dǎo)思考：關(guān)于興奮傳導(dǎo)方向的問(wèn)題（答單向還是雙向）b、d點(diǎn)

，電表

發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

點(diǎn)先興奮，

點(diǎn)后興奮，電表發(fā)生

次相反偏轉(zhuǎn)(即先向

后向

偏轉(zhuǎn))1.刺激a點(diǎn):2.刺激c點(diǎn):bd兩同時(shí)興奮不左右思考：興奮在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)與電流表指針偏轉(zhuǎn)問(wèn)題3.刺激c點(diǎn):

點(diǎn)先興奮，

點(diǎn)后興奮，電表發(fā)生

次相反偏轉(zhuǎn)(即先向

后向

偏轉(zhuǎn))bd兩左右思考：興奮在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)與電流表指針偏轉(zhuǎn)問(wèn)題拓展訓(xùn)練測(cè)量方法測(cè)量圖解測(cè)量結(jié)果電表兩極分別置于神經(jīng)纖維膜的外側(cè)和內(nèi)側(cè)思考：關(guān)于電流計(jì)和電位變化曲線類問(wèn)題縱坐標(biāo)膜電位的含義：為膜內(nèi)電位減去膜外電位，因此刺激前的靜息電位值為負(fù)。刺激①a點(diǎn)之前——靜息電位②ac段——?jiǎng)幼麟娢坏男纬散踓e段——靜息電位的恢復(fù)☆膜電位差變化曲線解讀☆K+外流：協(xié)助擴(kuò)散Na+內(nèi)流：協(xié)助擴(kuò)散吸K+排Na+：主動(dòng)運(yùn)輸，需消耗能量K+外流：協(xié)助擴(kuò)散④ef段——一次興奮完成后，為下次興奮做準(zhǔn)備特殊強(qiáng)調(diào)：①整個(gè)過(guò)程中，鈉鉀泵一直在發(fā)揮作用，并非只有ef段；②整個(gè)過(guò)程中，細(xì)胞膜內(nèi)K+始終比膜外多，Na+始終比膜外少；思考：靜息電位值和動(dòng)作電位的峰值取決于什么？濃度變化靜息電位或動(dòng)作電位的變化細(xì)胞外Na+濃度增加

細(xì)胞外Na+濃度降低細(xì)胞外K+濃度增加細(xì)胞外K+濃度降低

動(dòng)作電位的峰值變大，靜息電位不變動(dòng)作電位的峰值變小，靜息電位不變靜息電位絕對(duì)值變小靜息電位絕對(duì)值變大解讀了趨勢(shì)，我們?cè)賮?lái)分析最值分別取決于K+外流和Na+內(nèi)流的量，都作為協(xié)助擴(kuò)散的方式，他們的量又分別取決于該種離子的細(xì)胞內(nèi)外梯度（濃度差）?！镜淅繉⑸窠?jīng)細(xì)胞置于相當(dāng)于細(xì)胞外液的溶液S中，可測(cè)得靜息電位。給予細(xì)胞一個(gè)適宜的刺激，膜兩側(cè)出現(xiàn)一個(gè)暫時(shí)性的電位變化，這種膜電位變化稱為動(dòng)作電位。適當(dāng)升高溶液S中的Na+濃度，測(cè)量該細(xì)胞的靜息電位和動(dòng)作電位，可觀察到（）。A．靜息電位值減小B．靜息電位值增大C．動(dòng)作電位峰值升高D．動(dòng)作電位峰值降低C正常海水低Na+海水將神經(jīng)元分別置于正常海水和低Na+海水中，分別測(cè)得其靜息電位和動(dòng)作電位如下圖靜息電位與Na+無(wú)關(guān)一【即時(shí)訓(xùn)練1】判斷正誤1.興奮在離體神經(jīng)纖維上能以電信號(hào)的形式雙向傳導(dǎo)。()2.靜息時(shí),神經(jīng)細(xì)胞膜對(duì)K+的通透性低于Na+。(

)3.動(dòng)作電位的形成由Na+內(nèi)流引起,不消耗能量。()

4.靜息電位是由K+外流形成的,外流的方式為主動(dòng)運(yùn)輸。(

)

5.神經(jīng)纖維受到刺激后，膜內(nèi)和膜外的局部電流方向相反。()6.在完成反射活動(dòng)的過(guò)程中，興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)方向是雙向的(

)

√×√×√×興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)膜電位傳導(dǎo)方式特點(diǎn)：靜息電位動(dòng)作電位鉀離子外流外正內(nèi)負(fù)影響因素：鉀離子的濃度差協(xié)助擴(kuò)散鈉離子內(nèi)流外負(fù)內(nèi)正影響因素：鈉離子的濃度差電信號(hào)（神經(jīng)沖動(dòng)）電流方向膜內(nèi)：與興奮傳導(dǎo)方向相同膜外：與興奮傳導(dǎo)方向相反雙向傳導(dǎo)注：在反射弧中，興奮是單向傳遞的無(wú)需能量，需通道蛋白這些認(rèn)知都是站在科學(xué)巨匠們的肩膀上動(dòng)作電位的發(fā)現(xiàn)霍奇金赫胥黎1963年，霍奇金和赫胥黎因在動(dòng)作電位發(fā)生機(jī)制上的卓越工作與另一位神經(jīng)生理學(xué)家?？藸査构餐@得諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。?？藸査沽私獾絼?dòng)作電位如何產(chǎn)生，和興奮如何沿一個(gè)神經(jīng)元的神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)之后，科學(xué)家們的探索并沒有停下，還有問(wèn)題亟待解決……二、興奮在神經(jīng)元之間的傳遞一條反射弧由2個(gè)及以上神經(jīng)元組成，而相鄰的兩個(gè)神經(jīng)元并不是直接接觸的（無(wú)法直接以電信號(hào)的形式傳導(dǎo)過(guò)去）1.突觸小體：神經(jīng)元的軸突末梢經(jīng)多次分支，最后每個(gè)小枝末端膨大，呈杯狀或球狀。軸突末梢突觸小體2.突觸①概念：突觸小體可以與其他神經(jīng)元的胞體或樹突等相接近，共同形成突觸。軸突—胞體型

軸突—樹突型

2.突觸

②突觸類型神經(jīng)元之間軸突—肌肉細(xì)胞、

軸突—腺體細(xì)胞也可以視作突觸判斷突觸個(gè)數(shù)：有2個(gè)軸突—樹突型，有1個(gè)軸突—胞體型，⑤是神經(jīng)-肌肉接頭③4個(gè)無(wú)論具體是哪種類型，突觸的基本結(jié)構(gòu)有哪些呢？突觸突觸小體軸突線粒體突觸小泡突觸前膜突觸間隙突觸后膜(內(nèi)含神經(jīng)遞質(zhì))——軸突末端突觸小體的膜突觸前膜突觸后膜細(xì)胞體膜樹突膜肌肉/腺體細(xì)胞膜——突觸前膜相對(duì)應(yīng)其他神經(jīng)元的

或

或

。突觸間隙——內(nèi)有組織液2.突觸③結(jié)構(gòu)3.傳遞過(guò)程N(yùn)a+Na+Na+Na+Na+Na+突觸前神經(jīng)元突觸后神經(jīng)元突觸間隙突觸后膜突觸前膜神經(jīng)遞質(zhì)突觸小泡神經(jīng)遞質(zhì)釋放的運(yùn)輸方式是_____，_____消耗能量，_______轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，體現(xiàn)了細(xì)胞膜__________________；突觸小泡的形成與_________(細(xì)胞器)有關(guān)，胞吐過(guò)程中需要的能量主要來(lái)自_______(細(xì)胞器)胞吐需要不需要具有一定的流動(dòng)性?興奮到達(dá)突觸前膜所在的神經(jīng)元的軸突末梢，引起突觸小泡向突觸前膜移動(dòng)并釋放神經(jīng)遞質(zhì)（化學(xué)物質(zhì)）。高爾基體線粒體突觸前膜信號(hào)轉(zhuǎn)換：

信號(hào)→

信號(hào)3.傳遞過(guò)程電化學(xué)神經(jīng)遞質(zhì)通過(guò)突觸間隙的運(yùn)到突觸后膜的方式為_____，_______消耗能量,其快慢與__________________等有關(guān)。?神經(jīng)遞質(zhì)通過(guò)突觸間隙擴(kuò)散到突觸后膜的受體附近。擴(kuò)散不需要神經(jīng)遞質(zhì)的濃度3.傳遞過(guò)程物理意義上的擴(kuò)散（分子熱運(yùn)動(dòng)），不是生物學(xué)跨膜運(yùn)輸時(shí)講的自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散神經(jīng)遞質(zhì)與受體的結(jié)合具有_____性；受體的化學(xué)本質(zhì)是_______________；神經(jīng)遞質(zhì)與受體結(jié)合，體現(xiàn)了細(xì)胞膜的功能:______________________。特異糖蛋白進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流?神經(jīng)遞質(zhì)與突觸后膜上的受體結(jié)合。突觸后膜信號(hào)轉(zhuǎn)換：?突觸后膜上的離子通道發(fā)生變化，引發(fā)電位變化。?神經(jīng)遞質(zhì)被降解或回收。3.傳遞過(guò)程化學(xué)信號(hào)→電信號(hào)4.傳遞形式突觸前膜：突觸后膜：突觸：為什么傳遞速度比在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)要慢？電信號(hào)→化學(xué)信號(hào)→電信號(hào)由于突觸處的興奮傳遞需要通過(guò)化學(xué)信號(hào)的轉(zhuǎn)換P29電信號(hào)→化學(xué)信號(hào)化學(xué)信號(hào)→電信號(hào)興奮通過(guò)反射弧的時(shí)間長(zhǎng)短主要取決于

的數(shù)量，而不是神經(jīng)元的

。突觸長(zhǎng)短單向傳遞5.傳遞特點(diǎn)原因：神經(jīng)遞質(zhì)只存在于突觸小泡中，只能由突觸前膜釋放，然后作用于突觸后膜上?！睢?.神經(jīng)遞質(zhì)（1）主要有：乙酰膽堿、氨基酸類（如谷氨酸、甘氨酸）、5-羥色氨、多巴胺、去甲腎上腺素、腎上腺素等。

（小分子物質(zhì)）（2）釋放方式：胞吐（3）作用：作為信息分子，引發(fā)突觸后膜電位變化，引起下一個(gè)神經(jīng)元興奮或抑制小分子物質(zhì)卻是胞吐的特例，意義是能在短時(shí)間內(nèi)釋放大量遞質(zhì)6.神經(jīng)遞質(zhì)興奮性遞質(zhì)抑制性遞質(zhì)與特異性受體結(jié)合后，使Na+通道打開，Na+內(nèi)流，后膜產(chǎn)生動(dòng)作電位，后神經(jīng)元興奮與特異性受體結(jié)合后，使Cl-通道打開，Cl-內(nèi)流，強(qiáng)化了內(nèi)負(fù)外正的靜息電位，使后膜難以興奮，表現(xiàn)為抑制作用（4）種類（5）去向：神經(jīng)遞質(zhì)與受體分開后，迅速被降解或回收進(jìn)細(xì)胞，以免持續(xù)發(fā)揮作用。6.神經(jīng)遞質(zhì)思考：如果持續(xù)的發(fā)揮作用的話，將有什么后果？有機(jī)磷農(nóng)藥和一些神經(jīng)毒劑可抑制乙酰膽堿酶的活性，乙酰膽堿持續(xù)和受體結(jié)合，使突觸后神經(jīng)元持續(xù)興奮，癥狀表現(xiàn)為肌肉痙攣想一想，如果阻斷了神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，會(huì)有什么結(jié)果？肉毒桿菌毒素是世界上最毒的蛋白質(zhì)之一。純化結(jié)晶的肉毒毒素1mg能殺死2億只小鼠。通過(guò)注射微量肉毒素，阻斷興奮向肌肉細(xì)胞的傳遞，肌肉細(xì)胞無(wú)法收縮，可在一段時(shí)間消除皺紋或避免皺紋生成作為一種神經(jīng)毒素，注射于局部后能阻止突觸小體乙酰膽堿的釋放，從而阻斷興奮由神經(jīng)對(duì)肌肉的傳遞?，F(xiàn)在你可以推測(cè)麻醉的可能原理？藥物抑制突觸小泡釋放遞質(zhì)，興奮不能傳遞某些物質(zhì)可以和遞質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)性地與受體結(jié)合，阻斷興奮在神經(jīng)元之間的傳遞，比如箭毒分子總結(jié)：興奮在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)與神經(jīng)元之間傳遞的比較項(xiàng)目神經(jīng)纖維上的興奮傳導(dǎo)神經(jīng)元之間的興奮傳遞涉及細(xì)胞數(shù)

個(gè)神經(jīng)元

個(gè)神經(jīng)元結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式

信號(hào)

信號(hào)→

信號(hào)→

信號(hào)方向可

向傳導(dǎo)

向傳遞速度效果使

部位興奮使

神經(jīng)元興奮或

；

1多神經(jīng)纖維突觸電電化學(xué)電雙單迅速較慢未興奮下一個(gè)抑制（1）刺激b點(diǎn)，由于興奮在突觸間傳遞速度比在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)要慢，a點(diǎn)先興奮，d點(diǎn)后興奮，電流表指針發(fā)生兩次方向相反（先左后右）的偏轉(zhuǎn)；（2）刺激c點(diǎn)，興奮不能傳遞到a點(diǎn)，只能單向傳導(dǎo)到d點(diǎn)興奮，電流表指針發(fā)生一次偏轉(zhuǎn)。拓展：興奮傳導(dǎo)和傳遞過(guò)程中電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)問(wèn)題三、濫用興奮劑、吸食毒品的危害1.某些化學(xué)物質(zhì)能夠?qū)ι窠?jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響（1）作用位點(diǎn)：往往是突觸（2）作用機(jī)理：①有些能促進(jìn)神經(jīng)遞質(zhì)的合成和釋放速率②有些會(huì)干擾神經(jīng)遞質(zhì)與受體的結(jié)合③有些會(huì)影響分解神經(jīng)遞質(zhì)的酶的活性興奮劑和毒品等也大多是通過(guò)突觸起作用的2.興奮劑與毒品（1）興奮劑：原是指能提高中樞神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能活動(dòng)的一類藥物，如今是運(yùn)動(dòng)禁用藥物的統(tǒng)稱。具有增強(qiáng)人的興奮程度、提高運(yùn)動(dòng)速度等作用。（2）毒品：《中華人民共和國(guó)刑法》第357條規(guī)定：毒品是指鴉片、海洛因、冰毒、嗎啡、大麻、可卡因以及國(guó)家規(guī)定管制的其它能夠使人形成癮癖的麻醉藥品和精神藥品。冰毒可卡因嗎啡搖頭丸海洛因鴉片各類毒品3.可卡因（1）可卡因既是一種興奮劑也是一種毒品。它會(huì)影響大腦中與愉快傳遞有關(guān)的神經(jīng)元，這些神經(jīng)元利用神經(jīng)遞質(zhì)——多巴胺來(lái)傳遞愉悅感。①在正常情況下，多巴胺發(fā)揮完作用后會(huì)被突觸前膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白從突觸間隙回收；②吸食可卡因后，可卡因會(huì)使轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白失去回收多巴胺