高中生物浙科版 (2019)选择性必修1 稳态与调节第二节 神经冲动的产生和传导图文课件ppt

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1.分析神经冲动的产生与传导,解释突触的信号传递。2.通过对药物依赖和毒品成瘾的分析,认同健康的生活方式。
1.阐述动作电位的产生与传导,解释突触的化学信号传递方式,建立生命的信息观。　2.基于对药物依赖和毒品成瘾的分析,认同健康的生活方式,珍爱生命,远离毒品。
一、环境刺激使得神经细胞产生动作电位1.动作电位(1)动作电位的概念:指经历 、反极化和 的过程,也就是膜外负电位的 和 的过程。
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(2)具体过程静息膜电位( 状态):膜外为正电位,膜内为负电位　　 (受到适宜刺激)动作电位(反极化状态):膜内为 电位,膜外为 电位　　 .重建膜电位
2.膜电位的变化与离子浓度(1)膜内外离子浓度与膜的通透性①神经细胞膜内、外各种电解质的离子浓度不同,膜外 离子浓度大,膜内 离子浓度大。②神经细胞对不同离子的 各不相同,造成细胞膜内、外电位差异。(2)静息电位的产生原因①细胞内的 如蛋白质为大分子,这些大分子不能透过细胞膜到细胞外。②细胞膜上存在 泵,每消耗1个ATP分子,逆着浓度梯度,从细胞内泵出 个钠离子,但只从膜外泵入 个钾离子。
③神经细胞膜在静息时对钾离子的通透性大,膜内的钾离子顺着浓度梯度扩散到细胞外,但对 离子的通透性小,膜外的 离子不能扩散进来。
(3)动作电位产生的原因
外正内负
1.静息状态下,钾离子的跨膜运输属于什么方式?有何特点?提示:易化扩散。需要通道蛋白的协助,不需要消耗ATP,顺浓度梯度进行。2.受到刺激时,膜上的钠离子通道打开,此时钠离子的跨膜运输方式为易化扩散。请推测此时跨膜运输的方向是内流还是外流?推测的依据是什么?提示:内流;易化扩散是顺浓度梯度进行的,而神经细胞膜外的钠离子浓度比膜内高。
二、冲动在神经纤维上以电信号的形式传导1.传导实质神经纤维表面从兴奋处开始,由近及远不断产生 变化(内负外正→ )的过程。
2.传导过程(1)局部电流的产生:兴奋部位与邻近的未兴奋部位之间由于 的存在而发生电荷移动,这样就形成了局部电流。
(2)局部电流的传导:局部电流又会刺激没有去极化的细胞膜,使之去极化,也形成动作电位。这样,不断地以局部电流(电信号)向前传导,将动作电位传播出去,一直传到 。3.传导特点:动作电位沿着神经纤维传导时,其电位变化总是一样的,不会随传导距离的增加而 ;一条神经中包含很多根神经纤维,各神经纤维之间具有 。
1.在神经纤维上兴奋部位和相邻的未兴奋部位之间形成局部电流的原因是什么?提示:存在电位差而发生电荷移动。2.兴奋的传导方向与膜内还是膜外的电流方向一致?提示:膜内。
三、神经冲动在突触处的传递通常通过化学传递方式完成1.突触的概念两个神经元相接触部分的 ,以及它们之间微小的缝隙。神经末梢与肌肉接触处称为 ,也称之为突触。
3.兴奋传递过程(1)信号转变:突触小泡向突触前膜移动并释放一种化学物质——神经递质,这种化学信号通过突触间隙后与突触后膜上的受体结合,引起电位变化。所以突触能实现 → → 的转化。(2)作用机理:神经递质从突触前膜以 的运输方式释放到突触间隙,然后与突触后膜(另一个神经元)上的 结合,引起突触后膜去极化,产生 ,即引发一次新的神经冲动。4.兴奋在突触处传递的特点和原因(1)特点: 。(2)原因:突触的结构使得神经冲动的跨膜传递只能沿着一个方向进行,即从前一个神经元的轴突传递到下一个神经元的树突或胞体。
1.从内环境的构成角度看,突触间隙液属于哪部分?提示:组织液。2.神经递质作用于突触后膜一定使其兴奋吗?提示:不一定,由于神经递质有兴奋性或抑制性,因此神经递质作用于突触后膜不一定引起突触后膜兴奋。
[自主学习检测]——教材基础熟记于心1.兴奋在神经纤维上的传导体现了质膜能完成细胞间信息交流的功能。(　 　)提示:不是细胞间信息交流,是同一细胞上电信号的传导。2.人体内细胞外液的变化不仅可以影响兴奋的产生,还能影响兴奋的传递。(　 　)3.突触后膜释放的神经递质(如乙酰胆碱)会被相应的酶分解。(　 　)提示:神经递质由突触前膜释放。神经递质(如乙酰胆碱)发挥作用后会被相应的酶分解。4.乙酰胆碱受体是糖蛋白也是Na+通道蛋白。(　 　)提示:乙酰胆碱受体是一种通道蛋白,不是糖蛋白。
5.去极化、反极化和复极化的过程是动作电位形成和恢复的过程,全部过程只需几秒钟。(　 　)提示:动作电位形成和恢复的过程只需几毫秒。6.神经细胞对不同离子的通透性各不相同,可形成细胞膜内、外电位差异。(　 　)7.静息状态下,神经细胞膜外为负电位,膜内为正电位。(　 　)提示:静息状态下,神经细胞膜外为正电位,膜内为负电位。8.细胞膜上存在Na+-K+泵,每消耗1个ATP分子,逆着浓度梯度,从细胞内泵出3个钠离子,但只从膜外泵入2个钾离子。(　 　)
任务一　动作电位的产生机理
[任务突破1] 1.兴奋的产生兴奋是以动作电位即电信号的形式沿着神经纤维传导的,这种电信号也叫神经冲动。在受刺激时能出现动作电位的组织,称为可兴奋组织,只有组织产生了动作电位,才能说组织产生了兴奋。神经细胞、肌肉细胞等都可产生兴奋。去极化、反极化和复极化的过程,即动作电位——负电位的形成和恢复过程。
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2.静息电位和动作电位机理
[即时应用][典例1-1] 静息时,神经细胞膜外正电位膜内负电位的形成原因是多方面的,其中不包括(　 　)A.Na+外流,导致外正内负B.Na+-K+泵逆浓度运输钾、钠离子数量不等C.细胞膜对K+通透性高D.带负电的蛋白质难以透过细胞膜到细胞外
解析:静息电位主要是由钾离子外流形成的,此时细胞膜对K+通透性高;Na+-K+泵每消耗1分子的ATP,就逆浓度梯度将3分子的Na+泵出细胞外,将2分子的K+泵入细胞内,因此Na+-K+泵逆浓度运输钾、钠离子数量不等;带负电的蛋白质难以透过细胞膜到细胞外,使细胞膜内负电荷分布较多,易形成外正内负的静息电位。
[典例1-2] 下列关于动作电位的叙述,错误的是(　 　)A.动作电位沿着神经纤维传导时,会随着传导距离的增加而衰减B.膜电位会因受到特定刺激而变成内正外负的动作电位C.动作电位的传导必须依赖于细胞膜对离子通透性的变化D.复极化过程是指由反极化状态的电位迅速恢复至极化状态的过程
解析:动作电位沿着神经纤维传导时,不会随着传导距离的增加而衰减;神经细胞的膜受到一定刺激会产生膜电位的变化,由外正内负变为外负内正;在神经细胞膜受到刺激时,膜外钠离子大量进入细胞内,使得膜内外电位发生变化,即动作电位的传导必须依赖于细胞膜对离子通透性的变化;当动作电位达到最大值(反极化状态)时,Na+通道关闭,而K+通道开放,K+迅速外流,使细胞内电位降低,细胞外电位升高,这个过程被称为复极化。
[任务突破2] 1.静息电位的测量电表一极与神经纤维膜外侧连接,另一极与膜内侧连接,只观察到指针发生一次偏转(如图甲)。两极都与神经纤维膜外侧(或膜内侧)相连接时,指针不偏转(如图乙)。
2.动作电位传导的测量电表的两极都连接在神经纤维膜外(或内)侧,刺激神经纤维的一端可观察到指针发生两次方向相反的偏转。
[即时应用][典例1-3] 如图甲、乙是膜电位的测量示意图,下列分别属于对图甲和图乙描述的是(　 　)①可以测量神经纤维的动作电位　②可以测量神经纤维的静息电位　③只观察到指针发生一次偏转　④可观察到指针发生两次方向相反的偏转A.①④;①②B.②③;①④C.①③;①④D.②④;②③
解析:图甲中电表的一极与神经纤维膜外侧连接,另一极与膜内侧连接,此状态下可以测得静息电位,观察到指针发生一次偏转;图乙中电表的两极都连接在神经纤维膜外侧,当受到适宜刺激时,可以测得动作电位,可观察到指针发生两次方向相反的偏转。
[任务突破3]1.动作电位的产生过程
2.动作电位的特点不衰减性传导:在细胞膜上任意一点产生动作电位,那么整个细胞膜都会经历一次完全相同的动作电位。
[即时应用][典例1-4] 在离体实验条件下单条神经纤维的动作电位示意图如下。下列叙述错误的是(　 　)A.ab段膜对Na+的通透性增大B.若细胞外Na+浓度适当升高,图中c点上移C.cd段的K+通道打开,K+涌入膜内D.de段的K+外流是不需要消耗能量的
解析:ab段是因为膜对Na+的通透性增大,Na+内流;若细胞外Na+浓度适当升高,细胞内外Na+浓度差增大,Na+内流增加,图中c点上移;cd段是因为K+通道开放,K+外流,K+从高浓度向低浓度经离子通道跨膜运输;de段的K+外流属于易化扩散,不需要消耗能量。
[任务突破4]细胞外液中Na+、K+浓度改变对膜电位的影响
[即时应用][典例1-5] 将枪乌贼巨大轴突置于体内组织液的模拟环境中,下列分析错误的是(　 　)A.减小模拟环境中Na+浓度,动作电位的峰值变小B.电刺激枪乌贼的巨大轴突,不一定会产生动作电位C.若质膜对K+的通透性变大,静息电位的绝对值不变D.增大模拟环境中K+浓度,静息电位的绝对值变小
解析:受刺激时,细胞膜对Na+的通透性增加,Na+内流,这是形成动作电位的基础,导致动作电位表现为外负内正。减小模拟环境中Na+浓度,导致Na+的内流减少,进而引起动作电位的峰值变小;电刺激枪乌贼的巨大轴突,当刺激达到一定强度时才会产生动作电位;若质膜对K+的通透性变大,则K+外流增多,静息电位的绝对值会发生变化;增大模拟环境中K+浓度,K+外流受阻,静息电位的绝对值会变小。
任务二　神经冲动的传导
[任务突破1] 1.神经冲动的传导机理(1)模式图
2.兴奋在神经纤维上的传导方向与局部电流方向的关系(1)在膜外,局部电流方向与兴奋传导方向相反。(2)在膜内,局部电流方向与兴奋传导方向相同。
[即时应用][典例2-1] 兴奋沿着神经纤维向前传导时,局部电流的形成是(　 　)A.细胞膜内的兴奋部位与邻近的未兴奋部位形成电位差B.细胞膜内的兴奋部位与邻近的未兴奋部位没有电位差C.细胞膜外的兴奋部位与邻近的未兴奋部位没有电位差D.细胞膜内外的兴奋部位与邻近的未兴奋部位都没有电位差
解析:神经纤维兴奋时,兴奋部位的膜两侧的电位表现为内正外负,而未兴奋部位的膜两侧的电位表现为外正内负,从而使兴奋部位与未兴奋部位之间产生电位差而发生电荷移动,形成局部电流。
[任务突破2]1.神经冲动的传导过程
(1)据图可知,兴奋传导方向是由左向右。(2)曲线图的横坐标是离刺激点的距离,不是刺激后的时间。(3)图中a～b表示复极化,b～c表示复极化,c～d表示反极化,d～e表示去极化。
2.神经冲动的传导的主要特点双向传导,即刺激神经纤维上的任何一点,所产生的神经冲动可沿神经纤维向两侧同时传导。在受刺激的整个神经元中均可测到动作电位。
[即时应用][典例2-2] 如图表示某神经元一个动作电位传导示意图,据图分析下列叙述正确的是(　 　)
A.动作电位传导以局部电流向前传导,一直传到神经末梢B.图中a→b→c的过程就是动作电位快速形成和恢复的过程C.产生a段是K+经易化扩散外流造成的,消耗ATPD.若将该神经纤维置于更高浓度的Na+溶液中进行实验,d点将下移
解析:兴奋在神经纤维上以局部电流的方式向前传导,由兴奋点一直传到神经末梢;动作电位产生是钠离子内流引起的,恢复静息电位是钾离子外流引起的,c是钠离子内流阶段,因此动作电位产生及静息电位恢复过程是c→b→a;a是外正内负,是静息电位,原因是钾离子外流,属于易化扩散,不需要消耗ATP;动作电位是钠离子内流引起的,将该神经纤维置于更高浓度的Na+溶液中进行实验,钠离子内流增加,动作电位增大,d点将上移。
任务三　神经冲动的传递
[任务突破1]神经递质的种类、传递终止方式等分析(1)神经递质的种类。根据神经递质对突触后膜的通透性影响不同,将神经递质分为兴奋性神经递质和抑制性神经递质两类。兴奋性神经递质与突触后膜受体结合,提高突触后膜对阳离子的通透性,导致阳离子(如Na+)内流,产生兴奋性突触后电位(内正外负,即动作电位)。抑制性神经递质与突触后膜受体结合,提高突触后膜对阴离子的通透性,导致阴离子(如Cl-)内流,产生抑制性突触后电位(内负外正,即静息电位扩大),导致突触后神经元不兴奋。
(2)神经递质作用的终止方式。①酶解灭活:如以乙酰胆碱为例,由突触前膜释放后,数毫秒内即被突触间隙的乙酰胆碱酯酶水解。②摄取回收:通过突触前膜载体的作用将突触间隙中多余的神经递质回收至突触前神经元并储存于囊泡中,如多巴胺。(3)小分子神经递质通过胞吐释放的原因。要引起突触后神经冲动,需要一定量的神经递质来进行刺激,大于某一个值(阈值)才可引起神经冲动。而胞吐可短时间大量集中释放神经递质,提高释放的效率,引起突触后膜电位变化,从而高效完成信息传递。
[即时应用][典例3-1] 如图表示突触的亚显微结构,下列说法正确的是(　 　)A.b兴奋时,兴奋部位的膜对Na+通透性减小B.③一定是一个神经元的树突膜C.在a中发生电信号→化学信号的转变,信息传递需要能量D.当兴奋沿着b神经元传导时,其膜内电流方向与兴奋传导方向相反
解析:①是突触小泡,其内容物神经递质使b兴奋时,兴奋部位的膜上Na+通道打开,对Na+通透性增大;②处为突触间隙,分布的液体为组织液,③是神经元的树突膜或细胞体膜;在a中发生电信号→化学信号的转变,使神经递质释放,其形式是胞吐,因此信息传递需要能量;当兴奋沿着b神经元传导时,其膜内电流方向与兴奋传导方向相同。
[典例3-2] (2020·浙江7月选考)分布有乙酰胆碱受体的神经元称为胆碱能敏感神经元,它普遍存在于神经系统中,参与学习与记忆等调节活动。乙酰胆碱酯酶催化乙酰胆碱的分解,药物阿托品能阻断乙酰胆碱与胆碱能敏感神经元的相应受体结合。下列说法错误的是(　 　)A.乙酰胆碱分泌量和受体数量改变会影响胆碱能敏感神经元发挥作用B.使用乙酰胆碱酯酶抑制剂可抑制胆碱能敏感神经元受体发挥作用C.胆碱能敏感神经元的数量改变会影响学习与记忆等调节活动D.注射阿托品可影响胆碱能敏感神经元所引起的生理效应
解析:乙酰胆碱分泌量和受体数量会影响突触后膜接受到的刺激大小,所以会影响胆碱能敏感神经元发挥作用;乙酰胆碱酯酶催化乙酰胆碱的分解,使用乙酰胆碱酯酶抑制剂,乙酰胆碱分解减少,会使乙酰胆碱持续与受体结合,促进胆碱能敏感神经元发挥作用;胆碱能敏感神经元参与学习和记忆等调节活动,所以胆碱能敏感神经元的数量改变会影响这些调节活动;药物阿托品能阻断乙酰胆碱与胆碱能敏感神经元的相应受体结合,所以能影响胆碱能敏感神经元引起的生理效应。
[任务突破2]1.兴奋传递的特点(1)单向传递:由于神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜,所以兴奋只能由一个神经元的轴突传递给另一个神经元的胞体、树突或效应器细胞,而不能向相反的方向传递。(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,突触数量的多少决定着反射所需时间的长短。(3)兴奋在神经元之间的传递还存在对药物、内环境的变化敏感的现象。
2.突触影响神经冲动传递的判断与分析(1)突触后膜会持续兴奋或抑制的原因:若某种有毒有害物质使分解神经递质的相应酶变性失活或占据突触后膜上的受体,则突触后膜会持续兴奋或抑制。(2)药物或有毒有害物质作用于突触从而阻断神经冲动传递的三大原因:①药物或有毒有害物质阻断神经递质的合成或释放;②药物或有毒有害物质使神经递质失活;③突触后膜上受体位置被某种有毒物质占据,使神经递质不能和后膜上的受体结合。
[即时应用][典例3-3] 突触是两个神经元之间或神经元与效应器细胞之间相互接触、并借以传递信息的部位。下列叙述正确的是(　 　)A.突触由突触前膜和突触后膜两部分组成B.在突触后膜上与受体相结合的乙酰胆碱会被相应的酶催化水解C.神经递质与突触后膜受体结合一定会引起后膜所在神经元兴奋D.神经冲动在突触间通过乙酰胆碱等化学物质的传递是双向的
解析:突触由突触前膜、突触间隙、突触后膜三部分组成;乙酰胆碱与位于突触后膜上的相应受体结合后,会立即被乙酰胆碱酯酶催化水解;神经递质与突触后膜受体结合,细胞膜通透性增加,引起突触后膜电位变化,表现为兴奋或抑制;神经递质只能由突触前膜释放到突触间隙,作用于突触后膜,使后膜产生兴奋(或抑制),所以是单向传递。
[典例3-4] 研究表明,抑郁症与单胺类递质传递功能下降相关。单胺氧化酶是一种单胺类递质的降解酶,其抑制剂(MAOID)是一种常用抗抑郁药。据图分析,下列叙述错误的是(　 )A.细胞X通过胞吐释放神经递质,可保证递质大量迅速释放B.单胺类递质与蛋白M结合后,即可使细胞Y产生动作电位C.若细胞Y上蛋白M的数量减少,则可能会导致人患抑郁症D.MAOID能增加突触间隙的神经递质浓度,从而起到抗抑郁的作用
解析:细胞X通过胞吐释放小分子神经递质,可保证神经递质在短时间内大量释放,该过程需要消耗能量;单胺类递质与蛋白M结合后,引起阳离子内流后才使细胞Y产生动作电位;细胞Y上蛋白M的数量减少,神经递质作用于蛋白M减弱,有可能导致人患抑郁症;MAOID能够抑制单胺氧化酶的活性,抑制其分解神经递质,故增加突触间隙的单胺类神经递质浓度,从而起到抗抑郁的作用。