第2章 动物和人体生命活动的调节 教学案

第2章动物和人体生命活动的调节第1节通过神经系统的调节●新课程目标1．概述人体神经调节的结构基础和反射2．说明神经冲动的产生及兴奋在神经纤维上的传导和在神经元之间的传递3．概述神经系统的分级调节和人脑的高级功能4．初步形成敢于质疑、尊重事实、勇于创新的科学精神和科学态度5．提高对信息的提取处理能力和思维能力●探究与学习指导【问题情境】情境1：阅读下列材料：材料一： 18世纪末，科学家伽尔瓦尼（Galvani）在研究蛙的神经——肌肉标本时发现，如果用两种金属导体在肌肉和神经之间建立起回路，肌肉就会发生收缩。

他认为肌肉和神经上带有相反的电荷，这种收缩是由于从肌肉内部流出来并沿着神经到达肌肉表面的电流刺激引起的。

材料二：意大利物理学家伏特（Volta）对伽尔瓦尼的实验结果提出异议，他认为由于伽尔瓦尼实验中所用导体的金属属性不同，两种不同的金属接触可以产生电位差，他认为使蛙肌肉收缩的实际上是一种“双金属电流”，纯属物理现象。

而伽尔瓦尼则坚持自己的观点，引发了一场伽尔瓦尼与伏特之间的有意义的学术争论。

伽尔瓦尼和伏特的争论促使他们各自进一步实验来验证自己的论点。

伏特由此发明了世界上第一个直流电池—伏特电池。

而伽尔瓦尼则改做“无金属接触收缩”实验（见右图），证实了自己的观点，并开创了电生理学的新时代。

（1）材料一说明了。

（2）材料二右图所示实验证明；对我们的启示是。

情境2：你听说过我国30年前的唐山大地震吗？材料一：1976年7月28日凌晨3时42分56秒，，河北省唐山市发生7.8级地震，这是我国历史上罕见的城市地震灾害，也是迄今为止400多年世界地震史上最悲惨的一页。

相当于400枚广岛原子弹在距地面16公里的地壳中猛然爆炸，顷刻之间，一个百万人口的城市化为一片瓦砾，人民生命财产及国家财产遭到惨重损失。

北京市和天津市受到严重波及。

地震破坏范围超过3万平方公里，有感范围广达14个省、市、自治区，相当于全国面积的三分之一。

唐山地震造成24.2万人死亡，16.4万人受重伤，仅唐山市区终身残废者达1700多人，4204名儿童失去父母成为孤儿。

材料二：钢铁长城——中国人民解放军出动近15万人组成抢险队，全国各地2万多名医务人员，组成近300个医疗队、防疫队奔赴震区，大量重伤员通过空运或火车运送到外省市治疗。

其中有些重伤员由于房屋倒塌，腰胝部受到重压，意识丧失，出现大小便失禁的现象。

材料三：大大超越生命极限的人。

据医学记载，一位女性在完全斷水、断食物的情況下，生命极限是七天，而唐山地震中一位普通的家庭妇女卢桂兰是在震后十三天被解放军从废墟中救出，当时她大腿骨折，身体十分虚弱，全身呈现出严重的酸中毒症状，但神志清醒，她的第一句话是“解放军万岁”！１（1）你知道人的排尿反射中枢位于何处吗？；请你解释材料二中意识丧失而出现大小便失禁现象的可能原因？。

（2）材料三中卢桂兰出现酸中毒现象，该现象实质上是什么原因造成的？。

情境3：人类脑计划是继人类基因组计划之后又一国际性的科研计划。

材料一：1997年人类脑计划在美国正式启动，参与国包括美国、英国、德国、法国、瑞典、日本等19个国家，其目的是组织和协调全世界神经科学和信息学家共同研究脑、开发脑、保护脑和创造脑。

2001年9月，中国正式成为参与人类脑计划与神经信息学研究的第20个国家，中国科学家表示，要积极配合国际神经信息网络及数据库，建立中国独特的神经信息平台、电子网络和信息数据库，更好地和国外科学家协作，共享科研成果和国际资源。

材料二：人类脑计划的核心内容是神经信息学，将神经科学和信息学相互结合进行研究，是当今国际科学研究的两大热点，神经信息学是这两大学科相结合新兴的边缘学科。

其目标是利用现代化信息工具，使神经科学家和信息学家能够将脑的结构和功能研究结果联系起来，建立神经信息学数据库和有关神经系统所有数据的全球知识管理系统，将不同层次有关脑的研究数据进行检索、比较、分析、整合、建模和仿真，绘制出脑功能、结构和神经网络图谱，从而解决目前神经科学所面临的海量数据问题，从基因到行为各个水平加深人类对大脑的理解，达到“认识脑、保护脑和创造脑”的目标。

材料三：由于人脑的结构和功能极其复杂，需要从分子、细胞、系统、全脑和行为等不同层次进行研究和整合，才有可能揭示其奥秘。

美国把九十年代最后十年定为“脑的十年”，欧洲确定了“脑的二十年研究计划”，日本将21世纪视为“脑科学世纪”，脑科学的研究热潮遍布全球。

科学家们提出了“认识脑、保护脑、创造脑”三大目标，人们相信脑科学的研究成果将为人类更好地了解自己、保护自己、防治脑疾病和开发大脑潜能等方面做出重要的贡献。

（1）材料一说明了。

（2）材料二说明人类脑计划研究的核心内容是。

（3）人类脑计划中的三大目标是；你认为21世纪科学面临的最大挑战是。

【疑难透视】1．你知道神经纤维在实现传导功能时所具有的一些特征吗？透视分析：（1）生理完整性。

神经纤维的传导要求神经纤维在结构和生理功能上都是完整的。

如果神经纤维被切断，冲动就不能通过断口继续向前传导；即使不破坏神经纤维结构上的连续性，而用机械压力、冷冻、电流和化学药品等因素使纤维的局部功能改变，也会中断冲动的传导。

２（2）绝缘性。

一条神经内虽然包含许多条神经纤维，但是它们各自传导本身的冲动，而不波及邻近的神经纤维.正因为神经纤维具有这种特性，使得许多纤维可以同时传导而互不干扰，从而保证了神经调节的精确性。

（3）双向传导性。

刺激神经纤维的任何一点，所产生的冲动均可沿着神经纤维向两侧方向同时传导。

（4）相对不疲劳性。

与肌肉组织比较，神经纤维相对不容易疲劳。

例如，在适宜的条件下，用50～100次/秒电脉冲连续刺激神经纤维9～12 h，神经纤维仍保持着传导冲动的能力。

神经纤维能够不断地接受刺激和传导冲动，对于适应外界环境的变化有着重要的意义。

2．你知道突触传递的特点吗？透视分析：突触传递由于要通过化学递质的中介作用，因此具有不同于神经纤维传导的特点。

（1）单向传递。

由于递质只能由突触前膜释放，然后作用于突触后膜，所以兴奋在突触上的传递只能向一个方向进行，就是从突触前神经末梢传向突触后神经元，而不能逆向传递。

突触的单向传递，使得整个神经系统的活动能够有规律地进行。

（2）突触延搁。

兴奋在突触处的传递，比在神经纤维上的传导要慢。

这是因为兴奋由突触前神经末梢传至突触后神经元，需要经历递质的释放、扩散以及对突触后膜作用的过程，所以需要较长的时间（约0.5 ms），这段时间叫突触延搁。

（3）总和。

通常兴奋性突触每兴奋一次，并不足以触发突触后神经元兴奋。

但是，同时传来的一连串兴奋，或者是许多突触前神经末梢同时传来兴奋，引起较多的递质释放，就可以使突触后神经元兴奋，这种现象叫总和。

（4）对内环境变化的敏感性。

突触对内环境的变化非常敏感，缺氧、二氧化碳增加或酸碱度的改变等，都可以改变突触部位的传递活动。

３（5）对某些药物敏感。

突触后膜的受体对递质有高度的选择性，因此某些药物可以特异性地作用于突触传递过程，阻断或者加强突触的传递，达到治疗某些疾病的目的。

【例题解析】例题1：下列为反射弧示意图，兴奋在反射弧中按单一方向传导，这是因为（）A．在②中兴奋的传导是单向的B．在③中兴奋传导是单向的C．在④中兴奋传导是单向的D．以上说法都对解析：本题考查兴奋在神经纤维上的双向性传导和兴奋在神经元间的单向性传导情况。

组成一个反射弧的神经元主要有三类：传入神经元、中间神经元、传出神经元，三者之间通过突触相联系。

突触的结构由轴突与细胞体或轴突与树突接触，由突触前膜、突触间隙和突触后膜组成。

兴奋在传导时，只能由突触前膜向突触后膜传导，即突触决定了兴奋传导的单向性。

（答案：B）例题2：某人腰椎部因受外伤造成右侧下肢运动障碍，但有感觉。

该病人受损伤的部分可能是在反射弧的①传入神经②传出神经③感受器④神经中枢⑤效应器A．②④B．①④C．①②D．②⑤A解析：本题考查感觉与反射的概念。

感觉是指客观事物的个别特性在人的大脑皮层中引起的反应。

形成感觉的神经结构只需三部分（感受器、传入神经、大脑皮层有关的感觉中枢）。

而反射是指人和动物通过神经系统对体内外刺激发生的反应，是神经系统活动的基本方式。

完成任何一个反射活动，反射弧的五部分（感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器）必须具备，缺一不可。

因此，反射与感觉是两个既有区别又有密切联系的神经调节过程。

（答案：A）例题3：某科学家取出枪乌贼完整无损的粗大神经纤维并置于适宜环境中,进行下列实验。

G表示灵敏电流计，a、b为两个微型电极，阴影部分表示开始发生局部电流的区域。

请据图分析回答。

（1）静息时，神经纤维膜内外的电位状况是。

４（2）如果将a、b两电极置于神经纤维外，同时在c处给以一个强刺激，电流计的指针会发生两次方向（选填“相同”或“相反”）的偏转。

若将b电极置于d处膜外，a电极位置不变，则刺激c处后，电流计是否偏转？。

（3）另取枪乌贼一完整无损的粗大神经纤维置于纯氮环境中，数小时后仍可完成兴奋的传导，然后才逐渐丧失兴奋性和传导性。

恢复氧供应，兴奋性和传导性则立即恢复。

上述现象说明。

解析：静息时神经纤维膜内外电位差表现为外正内负，也叫静息电位。

当接受刺激产生兴奋时，产生动作电位（外负内正），兴奋部位与未兴奋部位出现电位差，从而出现局部电流；图示在c处给予强刺激，产生兴奋，并向两侧传导；由于兴奋先传到b处，后传到a处，所以电流计指针发生两次相反的偏转。

神经纤维上兴奋传导的直接能源是ATP，ATP的产生主要是有氧呼吸，也可以是无氧呼吸，所以兴奋的传导氧气并非必需；但兴奋后的恢复过程必需要氧气。

（答案：（1）外正内负（2）相反偏转（3）神经纤维上兴奋传导的直接能源可来自无氧代谢，而兴奋后的恢复过程需要O2或O2对兴奋的传导并非绝对必需，但对于恢复过程则是必需的）附：问题情境参考答案情境1:（1）肌肉组织可产生电（2）肌肉中有电现象存在科学上倡导学术自由，是否正确要靠实验来证明，这样才能促进科学的蓬勃发展情境2:（1）脊髓①（脊髓既有反射功能还具有传导功能），由于腰胝部受重压，脊髓与高级神经中枢—大脑的联系切断②控制排尿、排便反射的高级神经中枢—大脑受损（2）人体内环境的稳态失调情境3:（1）中国在人脑研究领域已经和国际接轨（2）（神经信息学）（3）认识脑、保护脑、创造脑了解大脑、认识自身●素能训练一．选择题1．下列关于感受器特性的叙述,错误．．的是A．感受器能将特定的刺激转变成神经冲动B．感受器直接将感受到的刺激传入大脑皮层C．各种感受器都有各自的适宜刺激D．感受器可产生适应现象2．当刺激神经纤维上的某一点时,将会出现A．所产生的冲动向轴突末梢方向传导B．神经细胞内的阳离子比细胞外的阳离子少C．所产生的冲动向树突末梢方向传导D．神经细胞内的阳离子比细胞外的阳离子多3．2002年世界杯足球赛时，球员踢球瞬间，神经冲动在神经纤维上的传导形式是A．静息电位B．动作电位C．突触传导D．反射弧５4．已知突触前神经元释放的某种递质可使突触后神经元兴奋，当完成一次兴奋传递后，该种递质即被分解。