2.3 兴奋的产生和传导(人教版高中生物选择性必修1课件2023年修订)

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第2章 神经调节
第3节
神经冲动的产生和传导
SzLwh
问题探讨
世界短跑比赛规 则规定,在枪响 后0.1s内起跑被 视为抢跑。
SzLwh
问题●探讨
请思考以下问题:
(1)运动员从听到发令枪响 到做出起跑反应,信号的传 导经过了哪些结构? (2)短跑比赛中判定运动 员“抢跑”的依据是什么?
人类从听到声音到作出反应起跑 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。
可知:突触不仅存在于神经元之间,也可以存在于 神经元和心肌细胞

间。
SzLwh
考点二一2)突触的类型
常见
A:轴突(突触前膜)——胞体(突触后膜) B:轴突(突触前膜)——树突(突触后膜) C:轴突——轴突
特殊
轴突——肌肉细胞 轴突——腺体细胞
SzLwh
C
B
A
考点二一 兴奋在神经元之间的传递
钾离子低 钠离子高 刺激
K+通道
钾离子高 钠离子低
SzLwh
膜外 膜内
当神经纤维受到刺激时, 这个部位的细胞膜对Na+ 离子通透性增加,Na+内 流,使兴奋部位膜内侧阳 离子浓度高于膜外侧,这 个部位的膜两侧出现暂时 性的电位升高。
膜电位表现为外负内正, 称为动作电位,并与相 邻部位产生电位差。
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导
SzLwh
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导 资料4 1939年,赫胥黎和霍奇金将电位计的一个电极刺入细胞膜内, 而另一个电极留在细胞膜外。瞬间记录仪上出现了一个电位跃变。
4.据图文资料分析,可得出结论:未受到刺激时,细胞膜内外存在着电 位差,膜内 比 膜外低45 mV。 5.右图是赫胥黎和霍奇金记录的给予刺激后枪乌贼轴突的电位变化。 请描述结果:刺激会使受刺激处膜电位发生反转,由-45 mV变为+40 mV 。
两电极均置于细胞膜的外侧 设电流计指针右偏为负电位
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导
课堂小结
K+外流
静息电位
内负外正
协助
兴 奋 膜电位 在 神
动作电位
影响因素:K+的浓度差 Na+内流 内正外负
扩散
无需能量 需转运蛋白


维 上
传导方式

电信号
形成 局部电流
影响因素:Na+的浓度差
电流方向
膜外:与兴奋传导方向相反 膜内:与兴奋传导方向相同
据资料可知,动作电位形成的原 因是 Na+ 向膜 内 (填“内”或 “外”)跨膜转运,跨膜运输的 方式是 协助扩散 。
SzLwh
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导 膜上三种转运蛋白
Na +通道
Na+-K +泵
K +通道
膜外
只在特殊时段开放, 只允许Na+内流。
协助扩散
SzLwh
每消耗1分子ATP,泵出3个 Na+的同时泵入2个K+,结果: 细胞内K+始终高于膜外,细 胞外Na+始终高于膜内。

导 特 点:双向传导 注:在反射弧中,兴奋是单向传递的
SzLwh
核心●归纳
用电流计测量膜电位
测量方法
电表两极分别置 于神经纤维膜的 内侧和外侧
测量图解
测量结果
电表两极均置于 神经纤维膜外侧
发生1次偏转
发生2次相反 的偏转
考点二一 兴奋在神经元之间的传递
兴奋的传导 兴奋的传递
SzLwh
突触
考点二一 兴奋在神经元之间的传递
动作电位峰值
K+外流 (协助扩散)
BC段:动作电位的形成 Na+内流电位逐渐增大,甚至变正电位
(协助扩散)
K+ 通道1
低K+ 高K+
Na+ 通道
高Na+
低Na+
K+ 通道2
核心●归纳 神经纤维上膜电位差变化曲线解读
AB段:静息电位(外正内负)
K+外流 (协助扩散)
BC段:动作电位的形成
强调:
Na+内流电位逐渐增大,甚至变正电位
蛙的坐骨神经表面电位变化实验
坐骨神经
SzLwh
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导
• 实验现象
刺激
SzLwh
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导
蛙的坐骨神经表面电位变化实验
②在图示神经的左侧一端给予刺激时, 靠近刺激端的电极处(a处)先变为 负电 ④③①位接然静,着后息接又,时着另,恢一电复电表正极电没(位有b。处测()出图变电。②为位(③变图负化④,电)说位明。神(经图表③面)各处电位相等 。(图①)
根据资料2分析上神经元和肌肉细胞膜内外Na+、K+分布特点? 神经细胞膜外的Na+浓度高,膜内的K+浓度高。
SzLwh
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导 资料3 1942年,美国科学家Cole和Curtis发现当细胞外液K+浓度提高 时,静息电位减小;当细胞外液K+浓度等于细胞内K+浓度,静息电位为 0;继续提高细胞外K+浓度会逆转静息电位。 据以上资料可知:静息电位形成的原因是 K+ 向膜外 (填“内”或“外”) 跨膜转运,跨膜运输的方式是协助扩散 。
使膜外的阳离子浓度高于膜 内,出现内负外正的现象, 叫静息电位。
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导
1、静息电位的形成
(1)特点:内负外正 (2)原因:K+外流 (3)K+运输方式:协助扩散(离子通道)





注:静息电位的形成与大小取决于K+的浓度差,与Na+无关!
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考点一一 兴奋在神经纤维上的传导
Na+ Na+ Na+Na+
膜内K+浓度高
Na+
局部电流
局部电流方向: 膜外: 未兴奋部位→兴奋部位
膜内: 兴奋部位→未兴奋部位
SzLwh
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导
4、兴奋的传导 (1)形式: 局部电流、电信号(较快)
(2)特点: 双向传导(离体的神经纤维上)
未兴奋部位
(3)传导方向: 与膜外局部电流方向相反
坐骨神经
腓肠肌
在蛙坐骨神经-腓肠肌标本中, 截断蛙的坐骨神经可以导致蛙 S z 腓L w肠h 肌收缩
把神经肌肉标本的神经新切面的一端 放在肌肉表面,当肌肉与此神经新切 面接触时,肌肉也产生收缩
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导 生物电的发现
3.1820年电流计应用于生物电研究,在蛙神经外侧连接两个电极。 刺激蛙神经一侧,同时记录电流大小和方向。
2、动作电位的形成
(1)特点: 内正外负 (2)原因: Na+内流 (3)K+运输方式: 协助扩散(离子通道)
刺激




②位
注:此时钾离子还在外流,但是钠离子内流的量远比钾离子外流的多, 因此膜电位由“内负外正”变为“外负内正”。
SzLwh
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导
3、局部电流的形成
膜外Na+浓度高
Na+-K+泵将流入的Na+泵出膜外,将流出的K+泵入 膜内,以维持细胞外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。
细胞外 Na+ K+结合点
Na+结合点
ATP 细胞内
ADP+Pi K+
钠钾泵示意图
SzLwh
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导
SzLwh
核心●归纳
神经纤维上膜电位差变化曲线解读 AB段:静息电位(外正内负)
兴奋部位 刺激
与膜内局部电流方向一致 未兴奋部位
+++++++++++++++++++++++++ -------------------------
------------------------+++++++++++++++++++++++++
SzLwh
前情回顾:
1.兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的,这种电信号也叫做 神经冲动 。
恢复为正电位 )
①+

+
-+ + ②实激验证明:兴奋在●●●●●● 神经纤维上
a
b
以 电信号a 的形式传b导,兴奋发
生位置的膜外电位 低于(填“高
③+ ●●●●●●
+-
- ④于”或+“低于”)静息+ 位置。
SzLwh
a
b
a
b
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导 探究静息电位的产生原因
资料1 无机盐离子是细胞生活必需的,但这些无机盐离子带有电荷, 不能通过自由扩散穿过磷脂双分子层。 资料2 神经细胞内外部分离子浓度。
SzLwh
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导 探究动作电位的产生原因
资料5 1949年,霍奇金和卡茨用不含Na+的等渗透压的右旋糖代替海水,在 两分钟之内,动作电位消失,而加含Na+的海水后,在一分半钟左右恢复了 原有的动作电位。细胞外Na+浓度如果增加,也可以加快动作电位的上升速 度、加大动作电位的幅度。
Na+Na+ Na+Na+Na+
+- +- +- +- +-+-+- +- +-+-+-+- ++++ +-+-+-+-+-+- +- +- +- +- +- +- - - - -
+-+-+-+- +- -+-+-++- +- +- -+ - - - -+-+-+-++-+-+- +- +-+-+-+- ++++
突触后膜
(细胞体膜或树突膜,
SzLwh
离子通道
肌肉或者腺体的膜)
考点二一 兴奋在神经元之间的传递
2、突触
资料 已知副交感神经可以使心率降低。A组 保留副交感神经,B组剔除副交感神经,刺激A 组中的副交感神经,A的跳动减慢。从A组的营 养液中取一些液体注入B组的营养液中,B组的 跳动也减慢。
请思考:该实验的自变量是 有无副交感神经 。该实验表明神经系统控制 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。从这一实验
3、传递过程
SzLwh
受体
①兴奋到达突触前膜所在的轴突末梢 ,引起 突触小泡 向突触前膜 移动并释放 神经递质 ;
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导 观察分析:这两个图有什么不一样?为什么?
图1 反射弧中的某一神经 单向传导
SzLwh
图2 离体的枪乌贼某一神经 双向传导
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导
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?
2.神经细胞未受到刺激时的状态叫做 静息状态;此时的电位叫做 静息电位 。 3.神经细胞受到刺激后的状态叫做 兴奋状态;此时的电位叫做 动作电位 。 4.静息状态的膜电位是 内负外正 ,产生的原因是 K+外流 。 5.兴奋状态的膜电位是 内正外负 ,产生的原因是 Na+内流 。 6.兴奋部位与未兴奋部位存在电位差 而发生电荷移动,这样就形成了局部电流。 7.电流方向在膜外由 未兴奋部位 流向 兴奋部位 ;在膜内由兴奋部位 流 向 未兴奋部位 。 8.兴奋的传导方向与膜 内 的电流方向一致。 9.兴奋在神经纤维上的传导特点是 双向传导 。但是这只能发生在离体条件下。
SZ-LWH
感受器
神经中枢
传入神经
效应器
传出神经 外周神经系统 中枢神经系统
问题●探讨
兴奋在反射弧中是以什么形式传导的?又是怎样传导的呢?
兴奋在神经纤维上的传导
兴奋在神经元之间的传递
SZ-LWH
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导
生物电的发现
生物电:生物体在生命活动中所表现的电现象。
SzLwh
坐骨神经 腓肠肌
1、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。
(提供能量)
线粒体
突触小泡
突触小体 神经递质
SzLwh
考点二一 兴奋在神经元之间的传递
2、突触 (1)突触的结构
(提供能量)
线粒体
突触小泡
神经递质受体
神经递质
突 触
突触前膜
小 体
(轴突末梢突触小体的膜)

突触间隙

(内有组织液)
细胞外液中Na+、K+浓度改变对电位的影响
项目 静息电位 动作电位峰值
Na+增加 Na+降低 K+增加
不变 不变 变小
增大 变小 不变
K+降低
增大
不变
强调: Na+浓度只影响动作电位的峰值 K+浓度只影响静息电位的绝对值
膜电位的测量
发生1次偏转
设膜外电位为0
两电极分别位于细胞膜两侧相同位置
发生两次方向相反的偏转
主动运输
膜内
持续开放,只允许 K+外流。
协助扩散
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导
钾离子低 钠离子高
Na +通道
K+通道
膜外 膜内
钾离子高 钠离子低
SzLwh
带负电的大 分子有机物
在未受到刺激时,神经细胞 外的Na+比膜内高,K+浓 度比膜内低。
静息时,膜对K+的通透性 大,造成K+外流。细胞内 带负电的大分子有机物(如 蛋白质)的含量相对比细胞 外丰富。
1.整个过程中,钠钾泵一直在发挥作用,并非(只协有助e扩f段散;) 2.整个过程中,细胞膜内K+始终比膜CD外段多:,静N息a+电始位终恢比复膜外少;
K+ 通道1
低K+ 高K+
Na+ 通道
高Na+ 低Na+
K+ 通道2
钠钾泵
K+外流(协助扩散)
DE段:初始化 Na+外流,Ka+内流 (主动运输)
核心●归纳
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导
1.伽尔瓦尼发现:用两种金属导体在肌肉和神经之间建立起回 路,肌肉就会产生颤抖,即发生收缩。
坐骨神经
(意大利)伽尔瓦尼
SzLwh
腓肠肌
考点一一 兴奋在神经纤维上的传导
生物电的发现 2.1786年,伽尔瓦尼使用蛙坐骨神经-腓肠肌标本进行“无金属收缩实验” , 验证生物存在电信号。
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