神經(jīng)沖動的產(chǎn)生和傳導(dǎo)課件-高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修1

第二章

神經(jīng)調(diào)節(jié)第3節(jié)

神經(jīng)沖動的產(chǎn)生和傳導(dǎo)本節(jié)聚焦興奮是如何在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)的？興奮在突觸處是如何傳遞的？為什么不能濫用興奮劑和吸食毒品？問題探討短跑賽場上，發(fā)令槍一響，運(yùn)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。討論

1.從運(yùn)動員聽到槍響到作出起跑的反應(yīng)，信號的傳導(dǎo)經(jīng)過了哪些結(jié)構(gòu)？經(jīng)過了耳(感受器)、傳入神經(jīng)(聽覺神經(jīng))、神經(jīng)中樞(大腦皮層-脊髓)、傳出神經(jīng)、效應(yīng)器(肌肉)等結(jié)構(gòu)。2.短跑比賽規(guī)則中關(guān)于“搶跑”規(guī)定的科學(xué)依據(jù)是什么？人類從聽到聲音到作出起跑需要經(jīng)過反射弧的各個結(jié)構(gòu)，完成這一反射活動所需的時間至少需要0.1s。回顧舊知神經(jīng)元之間根據(jù)圖解寫出膝跳反射具體的反射弧感受器(肌梭)→傳入神經(jīng)→神經(jīng)中樞(脊髓)→傳出神經(jīng)→效應(yīng)器伸肌屈肌肌梭興奮在神經(jīng)纖維上是以什么形式傳導(dǎo)的呢？神經(jīng)纖維脊蛙：去除大腦保留脊髓一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)坐骨神經(jīng)腓腸肌伽爾瓦尼在實(shí)驗室解剖青蛙，把剝了皮的蛙腿，用刀尖碰蛙腿上外露的神經(jīng)時，蛙腿劇烈地痙攣，同時出現(xiàn)電火花。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗，他認(rèn)為痙攣起因于動物體上本來就存在的電，他還把這種電叫做“動物電”。意大利醫(yī)生、生理學(xué)家伽爾瓦尼（L.Galvani）

科學(xué)家做過如下實(shí)驗：在蛙的坐骨神經(jīng)上放置兩個微電極，并將它們連接到一個電表上。一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)任務(wù)：探究興奮在神經(jīng)纖維上產(chǎn)生和傳導(dǎo)的原理1.1820年電流計應(yīng)用于生物電研究，在蛙神經(jīng)外側(cè)連接兩個電極。刺激蛙神經(jīng)一側(cè)，同時記錄電流大小和方向。坐骨神經(jīng)一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)ab++①靜息時，電表

測出電位變化，說明神經(jīng)表面各處電位

。沒有相等刺激-②在圖示神經(jīng)的左側(cè)一端給予刺激時，

刺激端的電極處（a處）先變?yōu)?/p>

電位，接著

。靠近恢復(fù)正電位負(fù)-③然后，另一電極（b處）變?yōu)?/p>

電位。負(fù)④接著又

。恢復(fù)為正電位實(shí)驗證明：興奮在神經(jīng)纖維上以

的形式傳導(dǎo)，興奮發(fā)生位置的膜外電位

(填“高于”或“低于”)靜息位置。電信號低于共發(fā)生了兩次方向相反的偏轉(zhuǎn)600μm槍烏賊巨軸突蛙的神經(jīng)由許多神經(jīng)纖維經(jīng)構(gòu)成，如何研究單個神經(jīng)纖維上的神經(jīng)沖動呢？

興奮的實(shí)質(zhì)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(xì)胞膜的電位變化。漢水丑生侯偉作品一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)上述神經(jīng)纖維上的電位變化過程，可以用坐標(biāo)系表示在神經(jīng)系統(tǒng)中，興奮是以電信號的形式沿著神經(jīng)纖維傳導(dǎo)的，這種電信號也叫神經(jīng)沖動（neuralimpulse）。思考：神經(jīng)沖動在神經(jīng)纖維上是怎樣產(chǎn)生和傳導(dǎo)的？一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)靜息時神經(jīng)元和肌肉細(xì)胞膜內(nèi)、外某些離子的濃度在未受到刺激時，神經(jīng)纖維處于靜息狀態(tài)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哺乳動物肌肉細(xì)胞1014015041.神經(jīng)細(xì)胞Na+、K+分布特點(diǎn)？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。2.靜息時膜內(nèi)外離子濃度差形成的原因是什么？一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)靜息電位及其形成機(jī)制（視頻）一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)1.靜息電位產(chǎn)生機(jī)制①神經(jīng)細(xì)胞膜外的Na+濃度高，膜內(nèi)K+濃度高。②靜息狀態(tài)下，細(xì)胞膜上K+通道蛋白打開。K+外流Na+膜外膜內(nèi)膜外++++++++++++++----------------------------++++++++++++++K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+K+Na+Na+Na+K+K+K+“生物電”發(fā)生的膜學(xué)說：靜息時，細(xì)胞膜主要對K+有通透性，即K+通道開放，K+外流，膜電位表現(xiàn)為內(nèi)負(fù)外正，稱為靜息電位。(1)原因：(2)結(jié)果：內(nèi)負(fù)外正一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)1.靜息電位產(chǎn)生機(jī)制靜息電位產(chǎn)生原因動畫視頻演示K+Na+K通道Na通道膜外膜內(nèi)內(nèi)負(fù)外正K+外流動作電位產(chǎn)生的機(jī)理是什么？一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)2.動作電位產(chǎn)生機(jī)制(1)原因：①神經(jīng)細(xì)胞膜外的Na+濃度高，膜內(nèi)K+濃度高。②受到刺激時，細(xì)胞膜上Na+通道蛋白打開。Na+內(nèi)流Na+膜外膜內(nèi)膜外++++++++++++++----------------------------++++++++++++++K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+K+Na+Na+Na+K+K+K+K+Na+Na+受到刺激時，細(xì)胞膜對Na+的通透性增加，Na+

內(nèi)流，使興奮部位膜內(nèi)側(cè)陽離子濃度高于膜外側(cè)，膜電位表現(xiàn)為內(nèi)正外負(fù)，稱為動作電位，并與相鄰部位產(chǎn)生電位差。(2)結(jié)果：內(nèi)正外負(fù)一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)K+Na+K通道Na通道膜外膜內(nèi)動作電位產(chǎn)生原因動畫視頻演示2.動作電位產(chǎn)生機(jī)制興奮部位的電位表現(xiàn)為內(nèi)正外負(fù),鄰近的未興奮部位仍然是內(nèi)負(fù)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？一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)Na＋

Na＋

----++++++++++++++++++++++++++++++++--------

----------------

----++++++++--------++++++++--------Na＋

Na＋

++++++++--------Na＋

Na＋

Na＋

Na＋

Na＋

Na＋

局部電流動畫視頻演示3.局部電流的形成興奮部位與未興奮部位之間由于電位差發(fā)生電荷移動形成局部電流在興奮傳導(dǎo)過程中膜內(nèi)外電流方向一致嗎、與興奮傳導(dǎo)方向有什么關(guān)系呢？如此依次進(jìn)行下去，興奮不斷地向前傳導(dǎo)，后方恢復(fù)靜息電位。一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)-+-------------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++興奮部位未興奮部位未興奮部位刺激3.局部電流的形成（1）興奮傳導(dǎo)方向：從興奮部位傳導(dǎo)到未興奮部位一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)3.局部電流的形成-+-------------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++興奮部位未興奮部位未興奮部位刺激（2）局部電流方向：①膜外：未興奮部位→興奮部位，與興奮傳導(dǎo)方向相反②膜內(nèi)：興奮部位→未興奮部位，與興奮傳導(dǎo)方向相同一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)-+-------------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++興奮部位未興奮部位未興奮部位刺激3.局部電流的形成（3）興奮傳導(dǎo)形式：電信號（局部電流、神經(jīng)沖動）（4）興奮傳導(dǎo)特點(diǎn)：雙向傳導(dǎo)以上是用蛙的坐骨神經(jīng)實(shí)驗，那么興奮在生物體內(nèi)的反射弧上的傳導(dǎo)是也雙向傳導(dǎo)的嗎？方向解析②在反射過程中①在離體的神經(jīng)纖維上單向傳導(dǎo)雙向傳導(dǎo)在反射過程中，總是從感受器一端接受刺激產(chǎn)生興奮然后傳向另一端，再加上反射弧中的突觸也決定興奮在反射弧中的傳導(dǎo)方向是單向的。原因：

在中部刺激神經(jīng)纖維，會形成興奮區(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，形成局部電流，因此可以雙向傳導(dǎo)。原因一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)（1）全過程分析——總結(jié)②刺激局部電流電荷移動興奮與未興奮部位形成電位差K+外流靜息電位Na+內(nèi)流動作電位興奮傳導(dǎo)方向①未刺激內(nèi)負(fù)外正外負(fù)內(nèi)正膜外：未興奮→興奮膜內(nèi)：興奮→未興奮向前一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)（2）傳導(dǎo)過程：——總結(jié)（3）傳導(dǎo)形式：（4）傳導(dǎo)特點(diǎn)：（5）局部電流方向：（1）全過程分析：電信號（局部電流、神經(jīng)沖動）雙向傳導(dǎo)（離體神經(jīng)纖維，人體內(nèi)是單向）①膜外：未興奮部位→興奮部位，與興奮傳導(dǎo)方向相反②膜內(nèi)：興奮部位→未興奮部位，與興奮傳導(dǎo)方向相同靜息電位動作電位電位差電荷移動局部電流刺激方向解析一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)請判斷上圖中興奮可能的傳導(dǎo)方向一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)

神經(jīng)細(xì)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(xì)胞膜內(nèi)高K+膜外高Na+的狀態(tài)將不復(fù)存在。這個問題是如何解決的呢？Na+進(jìn)細(xì)胞，K+出細(xì)胞：協(xié)助擴(kuò)散Na+出細(xì)胞，K+進(jìn)細(xì)胞：主動運(yùn)輸（鈉鉀泵）鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運(yùn)模式圖1.神經(jīng)纖維處于靜息狀態(tài)時，鈉鉀泵在工作嗎？2.神經(jīng)纖維處于興奮狀態(tài)時，鈉鉀泵在工作嗎？提醒：興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)需要消耗能量內(nèi)負(fù)外正K+外流內(nèi)正外負(fù)Na+內(nèi)流【總結(jié)】興奮的產(chǎn)生和傳導(dǎo)提醒：興奮在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)需要消耗能量圖示為視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中的動作電位頻率與刺激強(qiáng)度。研究發(fā)現(xiàn)：同類可興奮細(xì)胞的動作電位峰值相對恒定，且傳導(dǎo)過程中不會衰減。那么神經(jīng)系統(tǒng)如何編碼刺激強(qiáng)度呢？根據(jù)實(shí)驗結(jié)果可以判斷：刺激強(qiáng)度越大放電頻率________。越高閾刺激/閾上刺激動作電位產(chǎn)生的條件：特征：①全或無（達(dá)到閾值）②不衰減傳導(dǎo)③峰電位不能疊加補(bǔ)充：電流表指針偏轉(zhuǎn)問題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兩同時興奮不左右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4.刺激c點(diǎn):b處電流表先向

后向

偏轉(zhuǎn)

次，肌肉發(fā)生收縮。左右兩補(bǔ)充：電流表指針偏轉(zhuǎn)問題補(bǔ)充：膜電位的測量1膜電位的測量方法測量方法測量圖解測量結(jié)果電表兩極分別置于神經(jīng)纖維膜的內(nèi)側(cè)和外側(cè)

電表兩極均置于神經(jīng)纖維膜的外側(cè)

補(bǔ)充：膜電位的測量＋－軸突接膜電位記錄裝置刺激參考電極（相當(dāng)于負(fù)接線柱）記錄電極（相當(dāng)于正接線柱）補(bǔ)充：膜電位的測量了解：為什么e點(diǎn)比a點(diǎn)低而不是持平？恢復(fù)靜息電位的力道比較大，會使膜電位的恢復(fù)超過靜息電位值，產(chǎn)生一個比靜息電位還要負(fù)的電位，這種現(xiàn)象叫超極化。2神經(jīng)纖維上膜電位差變化曲線解讀c-d：此時為_____電位，電位表現(xiàn)為________；b-d：此時細(xì)胞主要對____有通透性，離子運(yùn)輸方向為_______，運(yùn)輸方式為________；a-b：此時為_____電位，電位表現(xiàn)為________，此時細(xì)胞膜主要對___有通透性，離子運(yùn)輸方向為______，運(yùn)輸方式為________；電位的高低取決于：

_________________靜息內(nèi)負(fù)外正K+K+外流協(xié)助擴(kuò)散Na+Na+內(nèi)流協(xié)助擴(kuò)散動作內(nèi)正外負(fù)c：此時為零電位，內(nèi)外無電位差；細(xì)胞內(nèi)外K+濃度差。補(bǔ)充：膜電位的測量d-e：此時為_____電位的恢復(fù)，__通道打開，此時細(xì)胞膜主要對___有通透性，離子運(yùn)輸方向為______，運(yùn)輸方式為________；d：動作電位峰值，峰值大小（以及bd段斜率）與_______________有關(guān)。e-f：______活動加強(qiáng)，消耗ATP分子，逆電化學(xué)梯度泵出___和泵入___，使膜內(nèi)外離子分布恢復(fù)到初始靜息水平；經(jīng)鈉鉀泵的運(yùn)輸方式為_________；靜息K+K+K+外流協(xié)助擴(kuò)散鈉鉀泵Na+