2.3神经冲动的产生和传导讲义人教版（2019）高中生物选择性必修一

第3节　神经冲动的产生和传导课标要求核心素养1．说明兴奋在神经纤维上的传导(生命观念、科学思维)2．说明兴奋在神经元之间的传递(生命观念、科学思维)3．说出滥用兴奋剂、吸食毒品的危害(社会责任)4．能区别假说与预期兴奋的产生与传递是考查的重点与难点，常进行综合考查知识导图 新知预习·双基夯实 一、兴奋在神经纤维上的传导1．传导形式：以电信号(或局部电流)形式沿神经纤维传导，这种电信号也叫__神经冲动__。2．电位变化：图中A代表静息电位，由于__K＋__外流，膜电位为__内负外正__。图中B代表动作电位，由于__Na＋__内流，膜电位为__内正外负__。3．局部电流：形成原因：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__，形成局部电流。4．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__。二、兴奋在神经元之间的传递1．结构基础——突触：(1)兴奋在神经元之间的传递的结构基础为突触。它由图中的[a]__突触前膜__、[b]__突触间隙__、[c]__突触后膜__三部分构成。(2)其他结构①神经元的轴突末梢，形成的膨大部分为__突触小体__。②图中f、g、h分别是指__突触小泡__、__神经递质__、__受体__。2．传递过程：轴突→突触小体→突触小泡__神经递质__→突触前膜→__突触间隙__→突触后膜(下一个神经元)，形成__递质—受体复合物__。3．神经递质去向：__被降解__或__回收进细胞__。4．传递特点及原因：(1)传递特点：__单向传递__。(2)5．兴奋在神经元之间的传递速度比在神经纤维上要__慢__。三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害1．作用机理：兴奋剂和毒品也大多是通过__突触__来起作用的。2．兴奋剂是指提高__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。3．__2008__年，《中华人民共和国禁毒法》正式施行。┃┃活学巧练__■1．神经纤维上兴奋的传导方向与膜内的电流方向相同。    (√)2．神经细胞膜内的K＋外流是形成动作电位的基础。(×)3．动作电位形成过程中Na＋内流的方式为主动运输。(×)4．兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的。(√)5．神经递质与相应受体结合，一定会引起突触后膜兴奋。  (×)6．在突触后膜上发生了电信号→化学信号→电信号的转换。    (×)思考：1．神经递质在突触间隙中的扩散是不是自由扩散？提示：不是，自由扩散是跨膜运输的一种方式，而神经递质的扩散并没有跨膜。2．神经递质虽然是小分子物质，但仍通过胞吐方式释放到突触间隙，其意义如何？提示：短时间内释放大量神经递质，从而有效实现神经冲动的快速传递。学霸记忆·素养积累 1．静息电位：内负外正；兴奋部位的电位：内正外负。2．神经冲动在神经纤维上的传导是双向的。3．由于神经递质只存在于突触小泡中，只能由突触前膜释放，然后作用于突触后膜上，因此，兴奋在神经元之间的传递只能是单方向的。课内探究·名师点睛 知识点 兴奋在神经纤维上的传导1．兴奋与神经冲动的概念    兴奋是指动物体或人体内的某些组织或细胞感受外界刺激后，由相对静止状态变为显著活跃状态的过程。兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的，这种电信号也叫作神经冲动。知识贴士兴奋产生的条件：①取决于组织本身的机能状态，兴奋的引起和兴奋的维持依赖于可产生兴奋的组织的新陈代谢；②兴奋的产生需要有适宜的刺激，这里的适宜既包括刺激的强度适宜，也包括刺激的时间适宜。2．兴奋的产生与传导特别提醒：静息电位时K＋的外流和动作电位时Na＋的内流，都是顺浓度梯度完成的，均不需要消耗能量。3．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，局部电流的方向与兴奋的传导方向相反。(2)在膜内，局部电流的方向与兴奋的传导方向相同。4．兴奋在神经纤维上传导的特点(1)生理完整性：兴奋在神经纤维上顺利传导要求神经纤维在结构和生理功能上都必须是完整的。结构上的断裂或者是局部生理功能的改变(如局部麻醉、冷冻等)，都可以使兴奋的传导发生阻滞。(2)双向传导：离体神经纤维中的任何一点受到刺激，所产生的兴奋均可以向胞体和末梢两个方向同时传导。(3)绝缘性：一条神经包含着许多条神经纤维，各条纤维上传导的兴奋基本互不干扰。(4)相对不疲劳性：神经纤维可以以每秒钟上百次的频率连续传导兴奋数十万次。特别提醒：在实验条件下，刺激神经纤维中任何一点，所产生的神经冲动沿神经纤维向两端同时传导，由于传导的双向性，在受刺激的整个神经元均可测到电位变化。而在生理条件下兴奋在神经纤维上的传导是单向的。知识拓展：验证兴奋在神经纤维上的双向传导┃┃典例剖析__■典例1  将蛙的坐骨神经置于溶液中培养，若给其创伤处理后，细胞膜的通透性增大，则细胞质基质中               (　B　)A．Na＋浓度降低　 B．K＋浓度降低C．Na＋浓度不变  D．K＋浓度升高解析：由于细胞质基质中K＋浓度高于外界溶液，而Na＋浓度低于外界溶液，所以当蛙的坐骨神经创伤后，细胞膜的通透性增大，则Na＋会涌入细胞，同时K＋排出细胞，此时细胞质基质中Na＋浓度升高，K＋浓度降低，故B项正确，A、C、D错误。┃┃变式训练__■1．试判断一个神经细胞的静息电位在添加具有生物活性的化合物——河豚毒素(钠离子转运载体抑制剂)后的变化是                            (　A　)解析：在静息状态下，神经细胞中钾离子外流，从而在膜的内外形成电位差，产生静息电位。钾离子的外流与钠离子转运载体抑制剂无关，故静息电位不会受到影响；钠离子转运载体抑制剂会抑制受刺激部位的钠离子内流，使动作电位无法形成，A项正确。知识点 兴奋在神经元之间的传递1．突触的结构(1)概念：突触小体与其他神经元的细胞体、树突等相接触，共同形成突触。如下图：(2)结构突触拓展延伸 ：突触的结构和类型A．轴突—细胞体   B．轴突—树突C．轴突—轴突     D．树突—树突从功能上来说，突触分为兴奋性突触和抑制性突触。突触前神经元信号通过突触传递，影响突触后神经元的活动，使突触后膜发生兴奋的突触称兴奋性突触，使突触后膜发生抑制的突触叫作抑制性突触。突触的兴奋或抑制，不仅取决于神经递质的种类，更重要的还取决于其受体的类型。2．神经元之间的兴奋传递过程(1)神经递质神经元之间的兴奋传递过程是通过突触完成的，在突触小体内靠近突触前膜处含有大量的小泡，叫突触小泡，其内含有化学物质——神经递质(如乙酰胆碱等)。神经递质有兴奋性递质和抑制性递质。(2)兴奋传递过程神经冲动通过轴突传导到突触小体，其内的突触小泡就将递质释放到突触间隙里，通过扩散作用与突触后膜上的特异性受体结合，引发后膜电位发生变化，使突触后的神经元产生兴奋或抑制，这样，兴奋就从一个神经元通过突触传递到了另一个神经元。神经递质发生作用后，就被酶破坏而失活或被移走而迅速停止作用。知识贴士①兴奋的传递过程：轴突→突触小体→突触小泡→递质→突触前膜(前一个神经元的轴突膜)→突触间隙→突触后膜(下一个神经元的细胞体膜或树突膜)。②传递过程的信号变化：电信号→化学信号→电信号；能量变化：电能→化学能→电能。③传递特点：单向传递。方向：一个神经元的轴突→另一个神经元的细胞体或树突。特别提醒：①兴奋在神经元与神经元之间是通过突触来传递的。②突触前膜释放神经递质的方式是胞吐，主要利用膜的结构特性——流动性，此过程需要消耗能量(ATP)。③由于需要进行递质的合成、释放等过程，与突触后膜相比，突触前膜内应该含有更多的线粒体和高尔基体。④受体的化学本质多为糖蛋白。⑤同一突触小体只能释放一种神经递质，或者是兴奋性的，或者是抑制性的，从而使下一个神经元兴奋或抑制。⑥递质的去向：递质发挥作用后被迅速分解，或者被突触小体回收并贮存于囊泡中，防止下一个神经元持续地兴奋或抑制。知识拓展：验证兴奋在神经元之间的单向传递：图4⇒图5⇒┃┃典例剖析__■典例2 人体中绝大部分神经元之间的兴奋传递是通过递质实现的。下列关于突触和兴奋传递的叙述，错误的是                            (　A　)A．突触前后两个神经元的兴奋是同时发生的B．兴奋通过突触时由电信号(电位变化)转化为化学信号(递质释放)，再转化为电信号C．构成突触的两个神经元之间是有间隙的D．兴奋在突触处只能单向传递解析：突触由突触前膜(是轴突末端突触小体的膜)、突触间隙(突触前膜与突触后膜之间存在的间隙)和突触后膜(与突触前膜相对应的胞体膜或树突膜)组成。前后两个神经元的兴奋不是同时发生的，是前一个神经元把兴奋通过突触单向传递给后一个神经元的。这种传递是前一神经元轴突末梢电位变化引起递质释放，递质释放又引起后一神经元的胞体或树突发生电位变化。┃┃变式训练__■2．人体产生的乙酰胆碱是一种兴奋性神经递质。侵入人体的狂犬病毒，可以与乙酰胆碱受体结合(如图所示)。下列叙述正确的是                            (　C　)A．狂犬病毒侵入人体后能促进乙酰胆碱释放，导致感染者变得狂躁B．狂犬病毒RNA侵入细胞后能沿着神经冲动传导的方向发生迁移C．狂犬病毒与乙酰胆碱受体结合会影响相应神经元的Na＋内流速度D．狂犬病毒与乙酰胆碱受体结合后，才能以胞吞的形式侵染神经细胞解析：根据图示不能确定狂犬病毒侵入神经细胞是否能促进神经递质的释放，A错误；如图表示狂犬病毒侵入神经细胞的过程，位于突触间隙的狂犬病毒可以与突触前膜结合，以胞吞的形式运输进神经细胞，其RNA与神经冲动反向运行，B错误；狂犬病毒与乙酰胆碱受体结合会影响相应神经元Na＋内流速度，C正确；狂犬病毒与突触前膜结合后，以胞吞的形式运输进神经细胞，D错误。知识点 滥用兴奋剂和吸食毒品的危害1．兴奋剂及其种类兴奋剂在英语中称“Dope”，原义为“供赛马使用的一种鸦片麻醉混合剂”。兴奋剂是加速和增强中枢神经系统活动，使人处于强烈兴奋具有成瘾性的精神药品。兴奋剂的种类繁多，大多通过人工合成。这类药物按药理学特点和化学结构可分为以下几种：(1)精神刺激药：包括苯丙胺和它的相关衍生物及其盐类，如MDMA、MDA(摇头丸)。(2)拟交感神经胺类药物：这是一类仿内源性儿茶酚胺的肾上腺素和去甲肾上腺素作用的物质，以麻黄碱和它们的衍生物及其盐类为代表。(3)咖啡因类：此类又称为黄嘌呤类，因其带有黄嘌呤基团。(4)杂类中枢神经刺激物质：如胺苯唑、戊四唑、尼可刹米和士的宁等。2．滥用兴奋剂和吸食毒品的危害科学研究证明，使用兴奋剂会对人的身心健康产生许多直接的危害。使用不同种类和不同剂量的禁用药物，对人体的损害程度也不相同。一般说来，使用兴奋剂的主要危害如下：(1)生理危害出现严重的性格变化，产生药物依赖性；导致细胞和器官功能异常，产生过敏反应，损害免疫力——引起各种感染(如肝炎和艾滋病)。(2)心理危害使用兴奋剂是不道德的。运动员使用兴奋剂是一种欺骗行为。┃┃典例剖析__■典例3 多巴胺是脑内分泌的一种神经递质，主要负责大脑的情欲、感觉、兴奋及开心的信息传递，也与上瘾有关。目前可卡因是最强的天然中枢兴奋剂，吸毒者把可卡因称作“快乐客”。下图为毒品可卡因对人脑部突触间神经冲动的传递干扰示意图，下列说法错误的是                            (　B　)A．当多巴胺与受体结合，使突触后膜兴奋，此时膜内是正电位B．“瘾君子”吸食毒品后，表现出健谈现象与吸食者大脑皮层言语中枢H区兴奋性过高有关C．吸毒“瘾君子”未吸食毒品时，精神萎靡，四肢无力，体内的甲状腺激素和肾上腺素含量减少D．由图可知可卡因的作用机理是与多巴胺转运载体结合，阻止了多巴胺进入突触前膜，导致突触间隙中多巴胺含量增多，从而增强并延长多巴胺对脑的刺激，产生“快感”解析：多巴胺与受体结合，使得突触后膜兴奋，电位变为外负内正，即膜内是正电位，A正确；“瘾君子”吸食毒品后，表现出健谈现象与吸食者大脑皮层言语中枢S区(运动性语言中枢)兴奋性过高有关，H区是听觉性语言中枢，B错误；“瘾君子”未吸食毒品时，精神萎靡，四肢无力，体内的甲状腺激素和肾上腺素含量减少，细胞代谢水平减弱，神经系统的兴奋性减弱，C正确；可卡因与突触前膜多巴胺转运载体结合，阻止多巴胺回收入细胞，导致其与后膜受体持续结合引起突触后神经元持续兴奋，产生“快感”，D正确。┃┃变式训练__■3．(多选)下列有关兴奋剂和毒品的说法错误的是  (　BC　)A．某些化学物质能够对神经系统产生影响，其作用位点往往是突触B．兴奋剂就是毒品C．可卡因只是一种兴奋剂，不是毒品D．可卡因能干扰交感神经的作用，导致心脏功能异常解析：有些兴奋剂是毒品，B错误；可卡因既是一种兴奋剂，又是一种毒品，C错误。指点迷津·拨云见日 神经纤维上膜电位变化曲线分析1．膜电位的测量方法图解结果电表两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧电表两极均置于神经纤维膜的外侧 2．膜电位变化曲线解读(以电表两极分别置于膜两侧为例)(1)曲线表示膜两侧电位差的变化情况。(2)a点：静息电位，K＋通道稍微打开，K＋的进(钠钾泵)和出(K＋外流)细胞处于动态平衡(主要是K＋外流)。(3)b点：零电位(膜两侧电位差为0)，动作电位形成过程中，Na＋通道开放使Na＋内流。(4)bc段：动作电位形成过程中，膜电位表现为内正外负，Na＋继续内流。(5)c点：动作电位达到峰值(最大值)。(6)cd段：静息电位恢复过程中，K＋通道彻底开放，K＋外流。(7)de段：通过钠钾泵恢复静息状态。知识贴士①形成静息电位时K＋的外流和形成动作电位时Na＋的内流，都是顺浓度梯度进行的，均不需要消耗能量，即运输方式为协助扩散。②在处于静息电位和动作电位时，神经纤维膜内外两侧具有电位差，膜两侧的零电位差出现在动作电位形成过程中和静息电位恢复过程中。③环境溶液中K＋、Na＋浓度与静息电位、动作电位的关系：典例4 (2020·江苏震泽中学高二月考)下图表示神经纤维在离体培养条件下，受到刺激时产生动作电位及恢复过程中的电位变化，有关分析错误的是                                (　B　)A．ab段神经纤维处于静息状态B．bd段主要是Na＋外流的结果C．若增加培养液中的Na＋浓度，则d点将上移D．若受到刺激后，导致Cl－内流，则c点将下移解析：在未受到刺激时神经纤维处于静息状态，A正确；bd段是动作电位形成过程，主要是Na＋内流的结果，B错误；若增加培养液中的Na＋浓度，会使Na＋内流的量增多，动作电位峰值增大，C正确；若受到刺激后，导致Cl－内流，使膜内负电荷增多，则静息电位增大，D正确。解疑答惑问题探讨⇨P271．提示：1．耳→大脑→脊髓→骨骼肌。2．提示：生理学的研究表明，耳朵听到枪声，经过大脑再到运动器官发生动作，最短需要0.1 s的时间，即运动员的反应时间。思考·讨论⇨P301．提示：服用可卡因会使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。2．提示：毒品有鸦片、海洛因、冰毒、吗啡、大麻等。吸毒会摧毁人的神经系统，影响心血管和呼吸系统的生理功能，引起人的免疫力下降等。3．提示：听说过。吸毒对个人的危害：吸毒严重摧残人的身体，扭曲人格，自毁前程，引发自伤、自残、自杀等行为，容易感染艾滋病等传染性疾病。吸毒对家庭的危害：导致倾家荡产，家破人亡，众叛亲离，贻害后代。吸毒对社会的危害：吸毒诱发犯罪，影响社会稳定，吞噬社会巨额财富，毒害社会风气。思维·训练⇨P31提示：基于的假说是当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可能是化学信号，也可能是电信号。实验预期是从A心脏的营养液中取一些液体注入B心脏的营养液中，B心脏跳动减慢。练习与应用⇨P31一、概念检测1．C　钠离子通道持续开放，钠离子内流，产生的是动作电位。2．A　有机磷农药能使乙酰胆碱酯酶失活，使发挥作用后的乙酰胆碱不能及时分解，有机磷农药不影响乙酰胆碱与受体的结合，也不影响突触前膜释放乙酰胆碱，从而使乙酰胆碱持续作用于突触后膜。二、拓展应用1．提示：(1)静息状态时，细胞膜主要对K＋有通透性，静息电位的大小主要与膜内外K＋的浓度差有关。受到刺激时，细胞膜主要对Na＋有通透性，动作电位的大小取决于膜内外Na＋的浓度差。(2)正常海水中。因为神经元的静息电位和动作电位的大小分别与溶液中K＋和Na＋的浓度有关，所以要测定枪乌贼神经元的正常电位，需将枪乌贼放入其生活的正常海水中。2．提示：驾驶人的反应时间是影响交通安全的重要因素之一，驾驶人正常的反应时间(从眼→大脑→脊髓→作出反应)一般约为2.5 s，因此，对于以120 km/h行驶的车辆而言，反应距离为120×1 000×2.5/3 600≈83.33 m，如果再加上车辆制动、惯性滑行等因素，反应距离实际要超过100 m。如果遇到酒后还想开车的人，我会立即阻止。