新教材适用2023_2024学年高中生物第2章神经调节第3节神经冲动的产生和传导学案新人教版选择性必修1

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第3节　神经冲动的产生和传导课标要求1．3.2　阐明神经细胞膜内外在静息状态时具有电位差，受到外界刺激后形成动作电位，并沿神经纤维传导1．3.3　阐明神经冲动在突触处的传递通常通过化学传递方式完成核心素养1．依据结构和功能观，明确突触的结构决定了兴奋在神经元之间传递的方向(生命观念)2．通过分析电位差变化推测指针偏转的方向和次数(科学思维)3．通过数学模型探讨动作电位的变化(科学思维)4．了解和宣传兴奋剂和吸食毒品的危害，并主动拒绝使用(社会责任)一、兴奋在神经纤维上的传导1．传导形式：以电信号的形式沿着神经纤维传导，这种电信号也叫_神经冲动__。2．电位变化：上图中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。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) 原因eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(①神经递质存在的部位：只存在于突触前,膜的 突触小泡　内,②神经递质释放的过程：只能由突触前膜释,放，作用于 突触后膜　))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。3．_2008__年，《中华人民共和国禁毒法》正式施行。┃┃学霸记忆__■1．静息电位的电位特点是内负外正，主要是K＋外流造成的；动作电位的电位特点是内正外负，主要是Na＋内流造成的。2．兴奋在神经纤维上的传导形式是电信号，特点是双向传导(离体条件下)，兴奋的传导方向，与膜外局部电流方向相反，与膜内局部电流方向相同。3．兴奋在神经元之间的传递是通过化学物质(神经递质)实现的，信号转变过程为电信号→化学信号→电信号。4．突触的结构包括突触前膜、突触间隙与突触后膜。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，神经元之间兴奋的传递只能是单方向的。┃┃活学巧练__■判断对错，正确打“√”，错误打“×”。1．神经纤维上兴奋的传导方向与膜内局部电流方向相同。(√)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，是随组织液运输到突触后膜。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。知识点 1　兴奋在神经纤维上的传导1．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。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。3．兴奋在神经纤维上传导的特点在离体神经纤维上，兴奋的传导是双向的，即刺激神经纤维中除端点外的任何一点，兴奋沿神经纤维向两端同时传导。特别提醒：在生物体的反射过程中，神经纤维上的神经冲动只能来自感受器，因此在生物体内反射弧上，兴奋在神经纤维上的传导是单向的。┃┃典例剖析__■典例1 将一灵敏电流计的电极置于蛙离体坐骨神经腓肠肌的神经上(如图1)，在①处给予一适宜强度的刺激，测得的电位变化如图2所示。若在②处给予同等强度的刺激，测得的电位变化是( B )解析：当①处给予一适宜强度的刺激，左侧电极处先兴奋，右侧电极处后兴奋，指针发生两次方向相反的偏转，电位变化如图2所示；而当在②处给予同等强度的刺激时，右侧电极处先兴奋，左侧电极处后兴奋，故指针也发生两次方向相反的偏转，但是每一次偏转的方向正好与刺激①处的时候相反。变式训练 1．哺乳动物神经细胞内K＋浓度明显高于膜外，而Na＋浓度比膜外低，在静息状态时，膜电位维持内负外正过程中有K＋排出细胞。下列叙述错误的是( A )A．该过程表明，K＋排出细胞的方式是主动运输B．该过程表明，膜两侧K＋的浓度差会缩小C．该过程中，神经细胞膜主要对K＋有通透性D．神经细胞受刺激部位的膜电位表现为内正外负解析：神经细胞内K＋浓度高于膜外，因此K＋顺浓度梯度排出细胞，是被动运输，A项错误；K＋排出细胞后，膜外K＋浓度上升，膜内外K＋浓度差缩小，B项正确；静息状态下，神经细胞膜主要对K＋有通透性，C项正确；神经细胞受到刺激后，Na＋内流，该部位膜电位变为内正外负，D项正确。知识点 2　兴奋在神经元之间的传递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，叫作突触小体。2．神经元之间兴奋传递的结构基础——突触(1)突触含义突触小体与其他神经元的细胞体或树突等相接近，共同形成突触。(2)突触的结构突触eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(突触前膜：一个神经元轴突末端突触小体的膜,突触后膜：一般为与突触前膜相对应的下一, 个神经元的细胞体的膜或树突的, 膜，也有的是肌细胞的膜或某些, 腺体细胞的细胞膜,突触间隙：突触前膜与突触后膜之间的缝, 隙，内含的液体属于组织液))3．神经元之间兴奋传递的过程(1)神经递质①来源：轴突末端突触小体内的突触小泡。②传递途径：突触前膜→突触间隙→突触后膜。③受体：一般为突触后膜上的糖蛋白，具有特异性。④作用：神经递质经扩散通过突触间隙，与突触后膜上的相关受体结合，形成递质—受体复合物，从而改变了突触后膜对离子的通透性，引发突触后膜电位变化。⑤去向：神经递质发挥作用后会与受体分开，并迅速被降解或回收进细胞，以免持续发挥作用。⑥种类eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(兴奋性递质：使下一个神经元兴奋，如乙,　　　　酰胆碱等,抑制性递质：使下一个神经元的兴奋受,　　　　到抑制，如甘氨酸等))(2)传递过程(3)信号变化电信号→化学信号→电信号。在突触小体内完成电信号到化学信号的转变，在突触后膜上完成化学信号到电信号的转变。(4)传递特点——单向传递①原因：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，经过突触间隙作用于突触后膜上。②方向：从一个神经元的轴突传到下一个神经元的细胞体或树突；或从神经元到肌肉细胞或某些腺体细胞。知识贴士突触延搁：兴奋在突触处的传递速度比在神经纤维上要慢，这段慢的时间就叫作突触延搁。原因：兴奋由突触前神经末梢传至突触后神经元，需要经历神经递质的释放、扩散以及对突触后膜作用的过程，需要较长的时间(约0.5 ms)。4．兴奋在神经纤维上传导与在神经元之间传递的比较┃┃典例剖析__■典例2 下图为神经突触结构模式图，下列叙述错误的是( C )A．甲膜电位的变化可导致结构①的定向移动和②的释放B．物质②在突触间隙的扩散，离不开组织液的运输作用C．结构④的开启可使物质②进入细胞内而引起乙细胞的兴奋D．图中过程能够体现细胞膜具有控制物质进出和信息交流等功能解析：甲为突触前膜，突触前膜的电位变化，可导致结构①突触小泡受到刺激并向突触前膜方向移动，并且释放②神经递质，A正确；物质②神经递质在突触间隙的扩散，离不开组织液的运输作用，B正确；结构③是突触后膜上的受体，能与物质②神经递质特异性结合，使结构④通道蛋白开启通过离子的运输，从而引起乙细胞的兴奋或抑制，神经递质不能通过通道蛋白进入突触后神经元，C错误；图中过程能够体现细胞膜具有控制物质进出和信息交流等功能，D正确。变式训练 2．神经递质分为兴奋性神经递质与抑制性神经递质两种，乙酰胆碱就是一种兴奋性神经递质，去甲肾上腺素是一种抑制性神经递质。下列说法正确的是( B )A．二者由突触前膜进入突触间隙时都需要借助载体的运输B．二者都能够被突触后膜上的受体识别，体现了细胞间信息交流的功能C．二者都能够长时间作用于突触后膜使膜电位长时间发生改变D．二者作用于突触后膜后，细胞膜对K＋、Na＋的通透性都发生改变，产生动作电位解析：二者由突触前膜进入突触间隙时都不需要借助载体的运输，此过程通过胞吐实现，A错误；二者都能与突触后膜上的特异性受体结合，体现了细胞间信息交流的功能，B正确；二者作用于突触后膜之后会被灭活或者转移，不能长时间作用于突触后膜，C错误；当乙酰胆碱(兴奋性神经递质)作用于突触后膜后，细胞膜对Na＋的通透性增加，Na＋内流，突触后膜产生动作电位，但去甲肾上腺素(抑制性神经递质)作用于突触后膜后，细胞膜对Cl－的通透性增加，Cl－内流，突触后膜不能产生动作电位，D错误。知识点 3　滥用兴奋剂、吸食毒品的危害1．某些化学物质对神经系统产生影响的作用机理(1)作用位点：往往是突触。(2)作用机理①有些物质能促进神经递质的合成和释放速率。②有些会干扰神经递质与受体的结合。③有些会影响分解神经递质的酶的活性。2．兴奋剂(1)概念：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。(2)作用：具有增强人的兴奋程度、提高运动速度等作用。3．毒品(1)概念：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。(2)毒品成瘾的原因(以可卡因为例)①正常情况：多巴胺释放并发挥作用后，突触前膜上的转运蛋白将其从突触间隙回收。②可卡因的作用可卡因与多巴胺转运蛋白结合阻止多巴胺回收,导致突触间隙多巴胺增多，突触后膜上多巴胺受体数量减少,导致突触不敏感,导致机体正常神经活动受到影响,导致吸毒者需服用可卡因来维持有关神经元的活动，获得愉悦感4．珍爱生命，远离毒品(1)禁毒工作实行以预防为主，综合治理，禁种、禁制、禁贩、禁吸并举的方针。(2)参与制毒、贩毒或引诱他人吸毒，都会受到法律的严惩。(3)向社会宣传滥用兴奋剂和吸食毒品的危害，是我们每个人应尽的责任和义务。┃┃典例剖析__■典例3 神经递质多巴胺可引起突触后神经元兴奋，参与奖赏、学习、情绪等脑功能的调控，毒品可卡因能对脑造成不可逆的损伤。如图是突触间隙中的可卡因作用于多巴胺转运蛋白后干扰人脑兴奋传递的示意图(箭头越粗表示转运速率越快，反之则慢)。下列有关说法错误的是( A )A．多巴胺通过多巴胺转运蛋白的协助释放到突触间隙中B．多巴胺作用于突触后膜，使其对Na＋的通透性增强C．多巴胺发挥作用后被多巴胺转运蛋白回收到突触小体D．可卡因阻碍多巴胺回收，使脑有关中枢持续兴奋解析：多巴胺是一种神经递质，突触前膜通过胞吐的方式将多巴胺释放到突触间隙中，A错误；由题干信息可知，多巴胺能引起突触后神经元兴奋，故其作用于突触后膜使其对Na＋的通透性增强，B正确；分析题图可知，多巴胺发挥作用后被多巴胺转运蛋白回收到突触小体(内含突触小泡)，C正确；分析题图，可卡因与突触前膜上多巴胺转运蛋白结合后，多巴胺的转运速率明显减小，可见可卡因阻碍了多巴胺回收到突触小体，突触间隙中的多巴胺使脑有关中枢持续兴奋，D正确。变式训练 3．据科学研究表明，毒品“浴盐”会直接作用于中枢神经系统，其作用类似于兴奋性神经递质或可促进兴奋性神经递质的释放，则有关“浴盐”的分析不正确的是( D )A．“浴盐”作用于突触，可使突触后膜兴奋B．服用或注射“浴盐”后，神经细胞内的钠离子增多C．“浴盐”的使用可能导致肌肉发生震颤(持续兴奋)现象D．“浴盐”的使用会使突触后膜由动作电位恢复为静息电位解析：“浴盐”的作用类似于兴奋性神经递质或可促进兴奋性神经递质的释放，如果作用于突触，可使突触后膜兴奋，可能导致肌肉发生震颤(持续兴奋)现象，A、C正确；“浴盐”相当于兴奋性神经递质，它的使用会使突触后膜由静息电位变为动作电位，动作电位是钠离子内流造成的，因此神经细胞内钠离子增多，B正确，D错误。神经纤维上膜电位变化曲线分析1．膜电位的测量2.膜电位变化曲线解读(以电表两极分别置于膜两侧为例)知识贴士环境溶液中K＋、Na＋浓度与静息电位、动作电位的关系：环境溶液中K＋浓度影响静息电位eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(K＋浓度升高→静息电位绝对值降低,K＋浓度降低→静息电位绝对值升高))环境溶液中Na＋浓度影响动作电位eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(Na＋浓度升高→动作电位峰值升高,Na＋浓度降低→动作电位峰值降低))典例4 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：从运动员听到枪响到作出起跑的反应，信号的传导经过感受器(耳)、传入神经(听觉神经)、神经中枢(大脑皮层—脊髓)、传出神经、效应器(肌肉)等结构。2．提示：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为0.1 s。思考·讨论⇨P301．提示：可卡因会与突触前膜中的多巴胺转运蛋白结合，使多巴胺转运蛋白失去回收多巴胺的功能。多巴胺是一种会使大脑产生愉悦感的神经递质，正常情况下发挥作用后会被多巴胺转运蛋白回收。多巴胺在突触间隙持续发挥作用，会导致突触后膜多巴胺受体减少。当可卡因失效后，由于多巴胺受体已减少，机体正常的神经活动受到影响，服药者就必须通过服用可卡因来维持这些神经元的活动。2．提示：除了可卡因，毒品还有鸦片、海洛因、甲基苯丙胺(冰毒)、吗啡、大麻等。如有人劝吸食毒品，拒绝的方式可以是说明毒品对身心健康以及社会的危害，并指出吸食毒品是违法行为。3．提示：(1)毒品对个人身心的毒害：成瘾者身体因慢性中毒，会产生各种不适感，免疫力下降，诱发各类疾病，甚至精神错乱，中毒死亡。(2)对家庭的危害：成瘾性使吸毒人员戒毒困难，长期吸毒极大增大家庭开支；同时吸毒人员由于长期吸毒造成体内慢性中毒，体力衰弱，劳动力下降，甚至劳动力完全丧失，影响家庭收入，也影响了社会财富的创造和积累。(3)对社会的影响：吸毒人员的自我评价下降，在社会经济生活方面的角色功能降低，从而影响社会财富的创造，给社会带来巨大的经济损失。由于吸毒者对毒品的依赖性，为了寻找毒品，吸毒人员常会丧失理智和思维能力，可能因此导致各种异常行为尤其是违法犯罪行为的发生。思维·训练⇨P31提示：假说：支配心脏的副交感神经可能是释放了某种化学物质，该物质可以使心跳减慢。实验预期：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心脏的跳动也会减慢。练习与应用⇨P31一、概念检测1．C　解析：钠离子通道持续开放，钠离子内流，产生的是动作电位。2．A　解析：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，从而使乙酰胆碱持续作用于突触后膜，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。二、拓展应用1．提示：(1)静息电位与神经元内的K＋外流相关而与Na＋无关，所以神经元轴突外Na＋浓度的改变并不影响静息电位。动作电位与神经元外的Na＋内流相关，细胞外Na＋浓度降低，细胞内外Na＋浓度差变小，Na＋内流减少，动作电位峰值下降。(2)要测定枪乌贼神经元的正常电位，应在钠钾离子浓度与内环境相同的环境中进行。因为体内的神经元处于内环境之中，其钠钾离子具有一定的浓度，要使测定的电位与体内的一致，也就必须将神经元放在钠钾离子浓度与体内相同的环境中。2．提示：在行车过程中，发现危险进行紧急处置，实际上需要经过一个复杂的反射过程。视觉器官等接受信号并将信号传至大脑皮层作出综合的分析与处理，最后作出应急的反应，要经过兴奋在神经纤维上的传导以及多次突触传递，因此从发现危险到作出反应需要一定的时间。车速过快或车距过小，就缺少足够的时间来完成反应的过程。此外，酒精会对神经系统产生麻痹，使神经系统的反应减缓，所以酒后要禁止驾驶机动车。遇到酒后还想开车的人，需告诫：酒后不开车，开车不喝酒；酒驾、醉驾是违法行为。1．关于兴奋在神经纤维上的传导的叙述，正确的是( C )A．神经纤维处于静息状态时，细胞膜两侧的电位表现为外负内正B．神经纤维处于兴奋状态的部位，细胞膜两侧的电位表现为外正内负C．神经纤维上兴奋传导的方向与细胞膜内电流的方向一致D．神经纤维受到适宜刺激时，膜内外电位的变化是因为K＋外流和Na＋内流解析：神经纤维膜静息电位表现为外正内负，A错误；神经纤维受到刺激处于兴奋状态的部位，形成外负内正的动作电位，B错误；神经纤维上兴奋传导的方向与细胞膜内电流的方向一致，与细胞膜外电流方向相反，C正确；神经纤维受到适宜刺激时，膜上的Na＋通道打开，Na＋内流，导致膜内外电位发生变化，D错误。2．如图所示，甘氨酸能使突触后膜的Cl－通道开放，使Cl－内流，可使突触后膜的膜外正电位更高。下列有关甘氨酸的叙述中，正确的是( C )A．使下一个神经元兴奋B．甘氨酸通过自由扩散被释放到突触间隙C．使突触后神经元抑制D．甘氨酸不属于神经递质解析：由于Cl－内流，可使突触后膜的膜外正电位更高，从而使静息电位加强，导致下一个神经元难以产生兴奋，即下一个神经元受到抑制，A错误，C正确；甘氨酸通过胞吐方式被释放到突触间隙，作用于突触后膜，B错误；甘氨酸属于神经递质的一种，能使突触后膜的Cl－通道开放，D错误。3．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_正__，B侧为_负__。(均填“正”或“负”)(2)局部电流在膜外由_未兴奋__部位流向_兴奋__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_双向__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_相反__(填“相同”或“相反”)的偏转。解析：(1)静息状态时，膜电位是“外正内负”；兴奋状态时，兴奋部位的膜电位是“外负内正”。(2)局部电流在膜外由未兴奋部位流向兴奋部位。(3)神经纤维上兴奋的传导具有双向性。(4)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点已恢复静息，此时电流计的指针向左偏转。比较项目兴奋在神经纤维上的传导兴奋在神经元之间的传递结构基础神经元(神经纤维)突触信号形式(或变化)电信号电信号→化学信号→电信号速度快慢方向可以双向单向传递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