2.3.1 神經(jīng)沖動的產(chǎn)生和傳導課件高二上學期生物人教版（2019）選擇性必修一

第一課時興奮在神經(jīng)纖維上的傳導第3節(jié)神經(jīng)沖動的產(chǎn)生和傳導目標010203通過分析科學史經(jīng)典實驗結果，構建靜息電位、動作電位形成的離子機制模型，培養(yǎng)歸納與概括、模型與建模等科學思維通過分析電位產(chǎn)生的機理及相關曲線的解讀，培養(yǎng)科學思維。通過設計實驗證實生物電的存在，能夠利用結構與功能觀解釋生物現(xiàn)象。學習目標短跑賽場上，發(fā)令槍一響，運動員會像離弦的箭一樣沖出?，F(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。情境導入思考討論：（1）從運動員聽到槍響到作出起跑的反應，信號的傳導經(jīng)過了哪些結構？（2）短跑比賽規(guī)則中關于“搶跑”規(guī)定的科學依據(jù)是什么？耳蝸感受器傳入神經(jīng)大腦聽覺中樞傳出神經(jīng)效應器0.1s興奮在反射弧上如何傳導的呢？神經(jīng)元之間效應器感受器神經(jīng)纖維興奮在神經(jīng)纖維上是以什么形式傳導的呢？興奮在神經(jīng)纖維上的傳導一興奮在神經(jīng)元之間的傳遞二生物科學史——生物電的發(fā)現(xiàn)坐骨神經(jīng)腓腸肌意大利醫(yī)生、生理學家伽爾瓦尼（L.Galvani）

1786年，伽爾瓦尼意外的發(fā)現(xiàn)兩種金屬導體在蛙的肌肉和神經(jīng)之間建立回路，肌肉會收縮。他認為，這種收縮是由肌肉內(nèi)部流出來并沿著神經(jīng)到達肌肉表面的電流刺激引起的。他還把這種電叫做“生物電”。

物理學家伏特認為這純屬物理現(xiàn)象，因為兩種不同的金屬間可產(chǎn)生電位差。資料1：一興奮在神經(jīng)纖維上的傳導【活動一】設計實驗證明生物電的存在?！净顒佣客艿碾娚韺嶒灧治鲇^看實驗視頻，思考以下問題：1.坐骨神經(jīng)未受刺激時，靈敏電流計是否測出電位變化？為什么？2.用鋅銅弓刺激坐骨神經(jīng)時，靈敏電流計指針怎樣偏轉？又說明什么？（已知指針偏轉方向與電流方向一致）1.坐骨神經(jīng)未受刺激時，靈敏電流計是否測出電位變化？為什么？2.用鋅銅弓刺激坐骨神經(jīng)時，靈敏電流計指針怎樣偏轉？又說明什么？ab坐骨神經(jīng)未受刺激時,電表沒有測出電位變化,說明神經(jīng)表面各處電位相等。刺激1.坐骨神經(jīng)未受刺激時，靈敏電流計是否測出電位變化？為什么？2.用鋅銅弓刺激坐骨神經(jīng)時，靈敏電流計指針怎樣偏轉？又說明什么？興奮是以電信號（神經(jīng)沖動）的形式沿著神經(jīng)纖維傳導的。神經(jīng)興奮發(fā)生位置電位低于靜息位置。槍烏賊的巨大神經(jīng)纖維直徑可達1mm，是研究生物電的理想材料。一興奮在神經(jīng)纖維上的傳導

興奮的實質是電流，電流是如何產(chǎn)生的？產(chǎn)生電流要求有電位差，所以需要測量神經(jīng)細胞膜的電位變化。插入槍烏賊軸突的微電極局部放大圖片可見微電極內(nèi)部中空，充滿生理鹽水1.靜息電位的確認說明槍烏賊軸突細胞膜內(nèi)電位低于膜外電位。確認了內(nèi)負外正的靜息電位。槍烏賊的軸突具有驚人的恢復能力，即將其細胞質擠出，并用灌流液將細胞漿替換，仍可繼續(xù)行使功能。1962年，貝克等開展了如下實驗：【活動三】推測靜息電位形成的原因1、用NaCl溶液進行灌流后，靜息電位消失；改用KCl溶液后，靜息電位恢復。2、用K2SO4溶液替換KCl溶液后，靜息電位變化不大。結論：靜息電位的形成主要與K+有關，與Na+、Cl-、SO42-關系不大。2.靜息電位產(chǎn)生機制未受刺激時：Na+濃度：神經(jīng)細胞膜外的濃度

細胞膜內(nèi)。K

+濃度：神經(jīng)細胞膜外的濃度

細胞膜內(nèi)。細胞膜主要對

有通透性細胞膜兩側電位表現(xiàn)為

，稱為靜息電位。K+外正內(nèi)負高于低于大分子不能出細胞K+離子通道Na+離子通道細胞外液細胞內(nèi)液K+

150

mmol/LNa+

12

mmol/LNa+

145

mmol/LK+

4

mmol/L活動四.構建動作電位形成的離子機制模型。1949年，霍奇金和卡茨發(fā)現(xiàn)，如果除去細胞外液中的鈉離子就不能產(chǎn)生動作電位；降低細胞外液中鈉離子濃度，動作電位的振幅會降低。1951年，凱恩斯以槍烏賊大軸突為實驗材料，利用放射性同位素精確測定了鈉離子和鉀離子的跨膜移動總量變化。通過計算得知，每一個神經(jīng)沖動產(chǎn)生的效應是每平方厘米的槍烏賊大軸突上凈流入3.7pmol的鈉離子和凈流出4.3pmol的鉀離子。兩種離子方向相反的跨膜移動的量大致相等。河豚毒素可以特異性地阻斷鈉離子通道。1970年，希勒使用河豚毒素處理軸突，施加刺激后不再產(chǎn)生動作電位。動作電位的形成由Na+決定發(fā)生動作電位時存在Na+內(nèi)流和K+外流通過Na+通道引發(fā)動作電位霍奇金和赫胥黎記錄的槍烏賊動作電位2.動作電位的形成機制受刺激時：Na+濃度：神經(jīng)細胞膜外的濃度

細胞膜內(nèi)。K

+濃度：神經(jīng)細胞膜外的濃度

細胞膜內(nèi)。細胞膜主要對

有通透性細胞膜兩側電位表現(xiàn)為

，稱為動作電位。Na+外負內(nèi)正高于低于細胞外液細胞內(nèi)液思考：神經(jīng)細胞每興奮一次，會有部分Na+內(nèi)流和部分K+外流，長此以往，神經(jīng)細胞膜內(nèi)高K+膜外高Na+的狀態(tài)將不復存在。這個問題如何解決呢？

丹麥生理學家斯科（JensC.Skou）等人發(fā)現(xiàn)，鈉鉀泵是一種鈉鉀依賴的ATP酶，能分解ATP釋放能量，將膜外的K+運進細胞，同時將膜內(nèi)的Na+運出細胞。細胞內(nèi)K+濃度高，細胞外Na+濃度高，正是由鈉鉀泵維持的。人體處于靜息狀態(tài)時，細胞25%的ATP被鈉鉀泵消耗掉，神經(jīng)細胞70%的ATP被鈉鉀泵消耗掉。靜息電位，K+通道開放，K+通過協(xié)助擴散外流，不耗能刺激動作電位形成，Na+通道打開，Na+通過協(xié)助擴散內(nèi)流，不耗能該峰值高低與神經(jīng)細胞內(nèi)外Na+濃度差有關恢復靜息電位，Na+通道關閉，K+通道打開，K+通過協(xié)助擴散外流，不耗能-+-------------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++興奮部位未興奮部位未興奮部位刺激3.局部電流的形成在興奮部位和未興奮部位之間由于存在_______而發(fā)生__________，這樣就形成了_________.電位差電荷移動局部電流局部電流方向：①膜外:

部位→

部位②膜內(nèi):

部位→

部位未興奮興奮興奮未興奮一興奮在神經(jīng)纖維上的傳導思考：興奮部位的電位表現(xiàn)為內(nèi)正外負,鄰近的未興奮部位仍然是內(nèi)負外正，在興奮部位和未興奮部位之間會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？②在反射過程中①在離體的神經(jīng)纖維上傳導方向：________傳導方向：_________單向傳導雙向傳導總結：興奮在神經(jīng)纖維上的傳導方向解析短跑賽場上，發(fā)令槍一響，運動員會像離弦的箭一樣沖出?，F(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。情境回顧思考討論：（1）從運動員聽到槍響到作出起跑的反應，信號的傳導經(jīng)過了哪些結構？（2）短跑比賽規(guī)則中關于“搶跑”規(guī)定的科學依據(jù)是什么？耳蝸感受器傳入神經(jīng)大腦聽覺中樞傳出神經(jīng)效應器0.1s興奮在感受器中如何產(chǎn)生？興奮在神經(jīng)纖維上的傳導特點：靜息電位動作電位膜內(nèi)：與興奮傳導方向相同膜外：與興奮傳導方向相反雙向傳導注：在反射弧中，興奮是單向傳遞的傳導方式膜電位K+外流內(nèi)負外正影響因素：K+的濃度差Na+內(nèi)流內(nèi)正外負影響因素：Na+的濃度差協(xié)助擴散電信號電流方向無需