2020_2021学年新教材高中生物第2章神经调节第3节神经冲动的产生和传导课件新人教版选择性必修第一册 37页

第 3 节　神经冲动的产生和传导 一 二 三 一、兴奋在神经纤维上的传导 1 . 神经表面电位差的实验 神经表面电位差的实验 示意图 一 二 三 (1) 静息时 , 电表没有测出电位差 , 说明静息时神经表面各处 电位 相等 。 (2) 而在图示位置的左侧给予刺激时 , 电表发生 2 次偏转 , 这说明刺激后会引起 a 、 b 间 两次出现电位差 。 (3) 实验说明在神经系统中 , 兴奋是以 电信号 ( 又叫 神经冲动 ) 的形式沿着神经纤维传导的。 2 . 兴奋传导形式 兴奋是以 电信号 的形式沿着神经纤维传导的 , 也叫 神经冲动 。 一 二 三 3 . 兴奋传导的机制和过程 (1) 静息电位表现为 内负外正 , 是由 K + 外流形成的。 (2) 动作电位表现为 内正外负 , 是由 Na + 内流形成的。 (3) 兴奋部位与未兴奋部位之间存在电位差 , 形成了 局部电流 。 (4) 局部电流刺激相近的未兴奋部位发生同样的电位变化 , 兴奋向前传导 , 原兴奋部位又恢复为 静息电位 。 一 二 三 预习反馈 1 . 判断 (1) 未受刺激时 , 膜电位为外负内正 , 受刺激后变为外正内负。 ( × ) (2) 神经元细胞膜外 Na + 的内流是形成静息电位的基础。 ( × ) (3) 刺激离体的神经纤维中部 , 产生的兴奋沿神经纤维向两侧传导。 ( √ ) (4) 神经纤维上兴奋的传导方向与膜内局部电流的方向相同。 ( √ ) 一 二 三 2 . 据图 填空 (1) 上图中的 a 、 c 处表示处于静息电位 ; b 处表示处于动作电位 ( 用图中字母回答 ) 。 (2) 神经细胞膜内 , 局部电流的方向和兴奋传导的方向 相同 ; 神经细胞膜外 , 局部电流的方向和兴奋传导的方向 相反 。 一 二 三 二、兴奋在神经元之间的传递 1 . 突触小体和突触 (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。 (2) 突触 : 突触由 突触前膜 、突触间隙与 突触后膜 组成。 2 . 传递过程 兴奋到达突触前膜所在的神经元的轴突末梢 → 突触小泡 向突触前膜移动并融合释放 神经递质 → 神经递质通过突触间隙扩散到突触后膜的 受体 附近 → 神经递质与突触后膜上的 受体 结合 → 突触后膜上的 离子通道 发生变化 , 引发 电位 变化 → 神经递质被 降解或回收 。 一 二 三 3 . 传递特点 (1) 特点 : 单向 传递。 一 二 三 三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害 1 . 兴奋剂原是指能提高 中枢神经系统 机能活动的一类药物 , 如今是运动禁用药物的统称。兴奋剂具有增强人的兴奋程度、提高运动速度等作用。 2 . 毒品是指鸦片、海洛因、甲基苯丙胺 ( 冰毒 ) 、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其他能够使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品。 3 . 兴奋剂和毒品等大多是通过 突触 来起作用的 。 一 二 三 [ 思考 ] 可卡因为什么会使人上瘾 ? 答案 : 吸食可卡因后 , 可卡因会使突触前膜上的转运蛋白失去回收多巴胺的功能 , 于是多巴胺就留在突触间隙持续发挥作用 , 导致突触后膜上的多巴胺受体减少。当可卡因药效失去后 , 由于多巴胺受体已减少 , 机体正常的神经活动受到影响 , 服药者就必须服用可卡因来维持这些神经元的活动 , 于是形成恶性循环 , 毒瘾难戒。 一 二 三 预习反馈 1 . 判断 (1) 突触的结构包括突触小体、突触间隙和突触后膜 。 ( × ) (2) 兴奋通过神经递质在突触处进行双向传递。 ( × ) (3) 神经递质是一种信号分子。 ( √ ) (4) 神经元与肌肉或某些腺体细胞之间也能形成突触。 ( √ ) (5) 可卡因既是一种兴奋剂 , 也是一种毒品。 ( √ ) (6) 神经递质作用于突触后膜上的受体一定能引起下一个神经元的兴奋。 ( × ) (7) 在反射过程中 , 兴奋在反射弧中的传导也是双向的。 ( × ) 一 二 三 2 . 据图 填空 A. 突触前膜 ,B. 突触间隙 ,C. 突触后膜 ,D. 轴突 ,E. 线粒体 , F . 突触小泡 ,G. 突触小体 。 探究点一 探究点二 兴奋在神经纤维上的传导 情境导引 图甲表示神经纤维未受刺激时膜内外侧的电位情况 ; 图乙、图丙分别表示受刺激后的电位变化及兴奋传导的情况。请讨论解决下列问题。 探究点一 探究点二 1 . 图甲表示未受刺激时神经纤维处于静息状态 , 此时膜内外侧静息电位的形成机理是什么 ? 答案 : 神经细胞外的 Na + 浓度比膜内要高 ,K + 浓度比膜内低 , 静息时 , 神经细胞膜主要对 K + 有通透性 , 造成 K + 外流 , 使膜外阳离子浓度高于膜内 , 因此静息电位表现为内负外正。 2 . 图乙表示当神经纤维某一部位受到刺激时动作电位的形成过程 , 神经细胞膜受刺激部位内外两侧的电位发生逆转的原因是什么 ? 答案 : 当神经纤维某一部位受到刺激时 , 细胞膜对 Na + 的通透性增加 , 大量 Na + 内流 , 这个部位的膜两侧出现暂时性的电位变化 , 因此表现为内正外负的兴奋状态。 探究点一 探究点二 3 . 根据图丙分析局部电流的形成机理。 答案 : 当神经纤维某一部位受到刺激时 , 兴奋部位表现为内正外负的兴奋状态 , 而邻近的未兴奋部位仍然是内负外正。在兴奋部位和未兴奋部位之间由于电位差的存在而发生电荷移动 , 这样就形成了局部电流。 探究点一 探究点二 归纳提升 1 . 兴奋在离体神经纤维上的传导 (1) 特点 ( 方向 ): 双向传导。 (2) 传导形式 : 局部电流 ( 电信号或神经冲动 ) 。 (3) 电流方向 : 在膜外 , 局部电流的方向与兴奋传导方向相反 ; 在膜内 , 与兴奋传导方向相同。 探究点一 探究点二 2 . 膜电位变化曲线解读 神经细胞内 K + 浓度明显高于膜外 , 而 Na + 浓度比膜外低。离体神经纤维某一部位受到适宜刺激时 , 受刺激部位细胞膜两侧会出现暂时性的电位变化 , 产生神经冲动。如图为该部位受刺激前后 , 膜两侧电位差的变化。 (1) AB 段 : 静息电位 ,K + 外流 , 膜电位为内负外正。 (2) BC 段 : 受刺激时 , 动作电位 ,Na + 大量内流 , 膜电位变为内正外负。 (3) CD 段 :K + 大量外流 , 膜电位恢复为内负外正。 (4) 兴奋完成后 , 钠 — 钾泵活动增强 , 将 Na + 泵出 , 将 K + 泵入 , 以恢复细胞内 K + 浓度高和细胞外 Na + 浓度高的状态。 探究点一 探究点二 典例剖析 取出枪乌贼完整无损的粗大神经纤维并置于适宜的环境中 , 进行如图所示的实验。 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。请据图分析回答下列问题。 ( 1) 静息状态时的电位 ,A 侧为 　　　 ,B 侧为 　　　 ( 填 “ 正 ” 或 “ 负 ”) 。 (2) 局部电流在膜外由 　　　　　　 部位流向 　　　 部位 , 这样就形成了局部电流回路。   (3) 兴奋在神经纤维上的传导是 　　　　 的。   (4) 如果将 a 、 b 两电极置于神经纤维膜外 , 同时在 c 处给予一个强刺激 ( 如上图所示 ), 电流计的指针会发生两次方向 　　　　 ( 填 “ 相同 ” 或 “ 相反 ”) 的偏转。   探究点一 探究点二 解析 : 神经纤维上兴奋的传导具有双向性。静息状态时 , 膜电位是 “ 外正内负 ”; 兴奋状态时 , 兴奋部位的电位是 “ 外负内正 ” 。若在 c 处给予一个强刺激 , 当 b 点兴奋时 ,a 点并未兴奋 , 即 b 点膜外是负电位 , 而 a 点膜外是正电位 , 根据电流由正极流向负极 , 可知此时电流计的指针向右偏转 ; 同理 , 当 a 点兴奋时 ,b 点并未兴奋 , 此时电流计的指针向左偏转。 答案 : (1) 正　负　 (2) 未兴奋　兴奋　 (3) 双向　 (4) 相反 探究点一 探究点二 归纳总结兴奋在神经纤维上传导时电表指针偏转情况的 分析 (1) 刺激 a 点 ,b 点先兴奋 ,d 点后兴奋 , 电表指针发生两次方向相反的偏转。 (2) 刺激 b 点 (d 点 ), 电表指针发生两次方向相反的偏转。 (3) 刺激 c 点 (bc=cd),b 点和 d 点同时兴奋 , 电表指针不发生偏转。 (4) 刺激 bc 或 cd 之间的任一部位 , 电表指针发生两次方向相反的偏转。 探究点一 探究点二 活学活练 1 . 在一条离体的神经纤维的中段施加一定强度的电刺激 , 使其兴奋 , 则 ( 　　 ) A. 所产生的神经冲动仅向轴突末梢方向传导 B. 所产生的神经冲动仅向树突末梢方向传导 C. 未兴奋部位的膜内表现为正电位 , 膜外为负电位 D. 兴奋部位的膜外表现为负电位 , 膜内为正电位 解析 : 在离体神经纤维的中段施加一定强度的电刺激 , 产生的兴奋能向神经纤维两端传导 ; 未兴奋区域膜外表现为正电位 , 膜内为负电位 ; 兴奋区域膜外表现为负电位 , 膜内为正电位。 答案 : D 探究点一 探究点二 2 . 如图是兴奋在神经纤维上产生和传导的示意图。下列说法与图示相符的是 ( 　　 ) A. 图中兴奋部位是 B 和 C B. 图中弧线最可能表示局部电流方向 C. 图中兴奋传导方向是 C→A→B D. 兴奋传导方向与膜外电流方向一致 解析 : 处于静息电位时 , 细胞膜两侧表现为内负外正 , 由此可知图中 A 部位电位发生变化 , 此处为兴奋部位 , 与相邻两侧形成电位差 , 则图中弧线可以表示局部电流的方向 , 膜内电流向 A 两侧传导 , 从而导致兴奋向 A 两侧传导 , 两者方向一致 , 与膜外电流方向相反。 答案 : B 探究点一 探究点二 兴奋在神经元之间的传递 情境导引 短跑赛场上 , 发令枪一响 , 运动员会像离弦的箭一样冲出。现在世界短跑比赛规则规定 , 在枪响后 0.1 s 内起跑被视为抢跑。刺激使感受器产生了兴奋 , 经神经传入、大脑加工、传出以及效应器反应都需要一定的时间。一般人的反应时间应该在 0.2 s 以上 , 经过训练的运动员应该也不会低于 0.1 s 。兴奋在神经元之间传递的速度比在神经纤维上要慢。结合下图讨论解决下列问题。 探究点一 探究点二 1 . 突触前膜、突触后膜分别由哪些结构形成 ? 答案 : 突触前膜是轴突末端膨大的突触小体的膜 ; 突触后膜是下一个神经元的细胞体的膜或树突的膜 , 也可能是效应器中的肌肉细胞膜或腺细胞的膜。 探究点一 探究点二 2 . 请结合图示分析兴奋在突触间只能单向传递的原因。 答案 : 神经递质只存在于突触前膜的突触小泡中 , 只能由突触前膜释放 , 作用于突触后膜 , 因此神经元之间兴奋的传递只能是单方向的。 3 . 为什么兴奋在神经元之间传递的速度比在神经纤维上要慢 ? 答案 : 兴奋在突触间传递要完成电信号 → 化学信号 → 电信号转换。 探究点一 探究点二 归纳提升 1 . 突触与突触小体的比较 (1) 组成不同 : 神经元的轴突末梢多次分枝 , 每个小枝末端膨大 , 呈杯状或球状 , 叫作突触小体。突触由突触前膜、突触间隙、突触后膜构成。 (2) 信号转换不同 : 在突触小体上的信号转换是由电信号 → 化学信号 ; 突触的信号转换是电信号 → 化学信号 → 电信号。 探究点一 探究点二 2 . 神经递质 (1) 存在部位 : 突触小体的突触小泡内 , 它的形成与高尔基体有关。 (2) 释放方式 : 胞吐 , 需要消耗能量 , 只能由突触前膜释放 , 作用于突触后膜。 (3) 作用效果 : 与突触后膜相应的受体结合引起突触后神经元兴奋或抑制。 (4) 作用后去向 : 神经递质发挥作用后 , 会被相应酶分解或被突触前膜吸收重新利用。 探究点一 探究点二 拓展提升药物对兴奋传递的影响 (1) 某些药物与突触后膜上的受体结合 , 兴奋无法在细胞间传递 , 导致肌肉松弛 ( 肌无力 ) 。 (2) 药物抑制分解神经递质的酶的活性 , 使神经递质持续作用于突触后膜上的受体 , 导致肌肉僵直、震颤。 (3) 药物止痛机理 : 药物与神经递质争夺突触后膜上的特异性受体 , 阻碍兴奋的传递 ; 药物阻碍神经递质的合成与释放。 探究点一 探究点二 3 . 比较兴奋在神经纤维上的传导和在神经元之间的 传递 探究点一 探究点二 典例剖析 下图为突触结构示意图 , 下列相关叙述正确的是 ( 　　 ) A. 结构 ① 为神经递质与受体结合提供能量 B. 当兴奋传导到 ③ 时 , 膜电位由内正外负变为内负外正 C. 递质经 ② 的转运和 ③ 的主动运输释放至突触间隙 D. 结构 ④ 膜电位的变化与其选择透过性密切相关 探究点一 探究点二 解析 : 此题考查的是兴奋在神经元之间的传递。神经递质与受体结合发生在突触后膜上 , 位于突触小体中的线粒体无法为其提供能量 ,A 项错误 ; 当兴奋传导到 ③ 突触前膜时 , 膜电位由内负外正变为内正外负 ,B 项错误 ; 递质经 ② 突触小泡的转运和 ③ 突触前膜的胞吐释放至突触间隙 ,C 项错误 ; 结构 ④ 突触后膜膜电位的变化与离子通道的打开和关闭有关 , 离子通过离子通道进出细胞的过程体现了细胞膜的选择透过性 ,D 项正确。 答案 : D 探究点一 探究点二 活学活 练 1 . 在反射弧中 , 电刺激传入神经末梢 , 兴奋能传到效应器 , 而刺激传出神经末梢 , 兴奋却不能传到感受器 , 原因是兴奋在下图所示结构上的传导 ( 或传递 ) 方向不能由 ( 　　 ) A. ① → ② B. ③ → ④ C . ② → ① D. ④ → ③ 解析 : 在反射弧中兴奋的传递是单向的 , 而在神经纤维上兴奋的传导是双向的 , 也可以是单向的。在突触处兴奋传递是单向的 , 只能由 ④ → ③ , 而不能由 ③ → ④ 。 答案 : B 　 探究点一 探究点二 2 . α - 银环蛇毒能与突触后膜上的乙酰胆碱受体牢固结合 ; 有机磷农药能抑制乙酰胆碱酯酶的活性 , 而乙酰胆碱酯酶的作用是清除与突触后膜上受体结合的乙酰胆碱。因此 , α - 银环蛇毒与有机磷农药中毒的症状分别是 ( 　　 ) A. 肌肉松弛、肌肉僵直 B. 肌肉僵直、肌肉松弛 C. 肌肉松弛、肌肉松弛 D. 肌肉僵直、肌肉僵直 解析 : 因 α - 银环蛇毒的作用 , 使突触前膜释放的神经递质无法与突触后膜上的受体结合 , 导致突触后神经元不能兴奋 , 造成肌肉松弛。乙酰胆碱酯酶活性被有机磷农药抑制后 , 造成乙酰胆碱不能被清除 , 从而引起突触后神经元持续兴奋 , 出现肌肉僵直症状。 答案 : A 探究点一 探究点二 思维训练 推断假说与预期 假说是指用来说明某种现象但未经证实的论题 , 也是对所提出的问题作出的参考答案。即观察者依据发现的事实或现象 , 通过思考 , 提出的初步假定。预期是在实验设计方案确定后 , 实验正式实施之前 , 根据假说和原理对实验出现的可能结果做出的判断 , 预期实际是依据假说进行推理 , 得出的假定结果。即假如假设成立 , 则应有何种结果。例如 , 孟德尔对分离现象解释的验证中 , 提出的假说是 :F 1 (Dd) 产生配子时 , 成对的遗传因子分离 ,F 1 产生含 D 和 d 的两种配子且其数目相等。若假设成立 , 实验预期是测交后代出现 Dd ∶ dd=1 ∶ 1 的结果。 探究点一 探究点二 对点训练 有研究者提出一个问题 :“ 当神经系统控制心脏活动时 , 在神经元与心肌细胞传递的信号是化学信号还是 电信号 ?” 科学家利用人工液体环境中的蛙心进行了如下图所示的实验。实验一 : 刺激蛙心 ① 的迷走神经 , 使其心率下降 , 收集其液体转移给蛙心 ② 。实验二 : 刺激蛙心 ① 的交感神经 , 使其心率加快 , 收集其液体转移给蛙心 ② 。下列说法错误的是 ( 　　 ) 探究点一 探究点二 A. 本实验的假说是在神经元与心肌细胞传递的信号是化学信号 B. 实验预期是实验一中蛙心 ② 心率下降 ; 实验二中蛙心 ② 心率加快 C. 蛙心 ② 的心率下降或加快 , 说明受 ① 号蛙心的神经释放的化学物质影响 D. 反复刺激 ① 号蛙心的迷走神经 , 产生的动作电位的峰值会逐渐增大 解析 : 根据题意 , 科学家想探究当神经系统控制心脏活动时 , 在神经元与心肌细胞传递的信号是化学信号还是电信号 ? 如果释放的是化学物质 , 在培养蛙心的营养液中会存在这种物质 , 收集其液体转移给蛙心 ② 后 , ② 号蛙心的心率也会出现同样的变化。动作电位的峰值与细胞内外 Na + 的浓度差有关 , 与刺激频率和强度无关。 答案 : D