資源簡介

2.3 神經沖動的產生和傳導
年級 高二年級 授課時間 2 課時
課題 第 3 節 神經沖動的產生和傳導
教材分析 本節是生物學新人教版高中選擇性必修 1 《穩態與調節》第2章第 3 節第的內 容。這節內容主要是在“神經調節的結構基礎和反射 ”基礎上學習“興奮在神經元 之間的傳導 ”、“興奮在神經元之間的傳遞 ”和“濫用興奮劑、吸食毒品的危害 ”。 本課主要剖析“興奮的傳遞 ”，包括傳遞過程、傳遞特點、傳遞方式等主要內容。 本節是研究動物和人體的神經系統的調節原理，揭示高等生物個體生命活動規律， 在整個教材中處于相當重要的地位。 學生在初中學習了反射、反射弧等基礎知識，這為“興奮的傳遞 ”內容的學習 奠定了基礎。但本節內容較為抽象復雜，涉及微觀的生命活動動態過程，學生初步 接觸，認知水平有限，對理解復雜的突觸結構和傳遞過程有一定難度。因此，本課 時基于生物學核心素養理論，采用情境教學法，將這一知識領域與科技前沿、社會 熱點密切相關，教師有效結合多媒體和板書，引導學生聯系大量社會生活實際問題， 從而培養學生的社會責任感。
教學目標 1.說明突觸的組成并分析突觸中信號傳遞的過程。 (生命觀念) 2.設計實驗證明興奮在神經元間傳遞具有單向性的特點。 (科學思維) 3.說出濫用興奮劑、吸食毒品的危害， 自覺拒絕毒品并向他人宣傳毒品的危害。(社 會責任)
教學重點 1.興奮在神經纖維上的傳導過程。 2.突觸的結構和興奮在突觸的傳遞過程。
教學難點 興奮在神經纖維上的傳導特點、興奮在神經元之間的傳遞特點的理解。
教學過程
教學內容 教師活動 學生活動
引入新課 短跑賽場上，發令槍一響，運動員會像離弦的箭一樣沖出。現在世界短跑比 賽規則規定，在槍響后 0.1s 內起跑被視為搶跑。 【問題探討】 1.從運動員聽到槍響到作出起跑的反應，信號的傳導經過了哪些結構？ 經過了耳(感受器)、傳入神經(聽覺神經)、神經中樞(大腦皮層-脊髓)傳出神 經、效應器(肌肉)等結構。 2.短跑比賽規則中關于“搶跑 ”規定的科學依據是什么？ 人類從聽到聲音到作出起跑需要經過反射弧的各個結構，完成這一反射活動 所需的時間至少需要 0.1s。 【視頻情境】通過視頻直觀理解為什么反應低于 0.1s 算搶跑 閱讀 相關內 容，思考 討論并回 答有關問 題。
一 、 興奮 在神 經纖 維上 的傳 導 神經 電信 號的 發現 有人利用蛙的坐骨神經做過如下實驗：在神經上放置兩個微電極，并將它們 連接到一個電表上。 【圖片展示】PPT 展示蛙的坐骨神經結構、實驗設置及電流表偏轉原理。 原理：只要存在電位差，電流表指針就會偏轉,從正電荷一極向負電荷一極偏轉。 思考：受到刺激，電流表的指針發生了怎樣的變化呢？ 【教師】引導學生結合課本 P27 及 PPT 展示內容進行思考不同情況下的 閱讀教材 相關內 容，觀察 圖片，明 確本實驗 設置及原 理。
電流表偏轉情況。 靜息時， 電表沒有測出電位變化,說明神經表面各處電 位相等。
當在圖示神經的左側一端給予刺激時，靠近刺激端的電極處（ a 處）先 變為負電位，接著恢復正電位 ;然后，另一電極處（b 處）變為負電位，接著
又恢復為正電位。
思考：從這些實驗現象可以得出什么結論？ 結論：這說明在神經系統中，興奮是以電信號的形式沿著神經纖維傳導的， 這種電信號也叫神經沖動（neural impulse)。
興奮 在神 經纖 維上 傳導 的機 理 思考：生物電究竟是如何產生的呢？ 【教師】拓展補充： 1.神經元膜內、外的離子分布不均勻： 膜外 Na+ 濃度 比膜內高，而 K+濃度比膜內低。 2.神經細胞膜對不同離子的通透性不同：靜息時，膜主 要對 K+通透性大， K+外流。受刺激時， 膜對 Na+通透性增 加， Na+內流。 引導學生結合課本 P28 及 PPT 展示內容進行思考不同情況下的興奮的傳 導情況。 根據 老師引導 及課本內 容積極思 考，再觀 看視頻， 對興奮在 神經纖維 上的產生 和傳導將 進行內 化。 根據老師 引導，參 考課本 P28 及生 活經驗進 行回答。
靜息狀態：在未受到刺激時，神經細胞外的 Na+比膜內高， K+濃度比膜內低。靜息時， 膜對 K+的通透性大，造成 K+外流， 使膜外的陽離子濃度高于膜內，出現內正外負的現象，叫靜息 電位。
思考：K＋的跨膜運輸有何特點？ 順濃度梯度運輸，需要通道蛋白的協助，不消耗 ATP，協助擴散。 動作電位：在受到刺激時，細胞膜對 Na+的通透性增加， 造成 Na+內流，使膜內的陽離子濃度高于膜外，出現內正外負 的現象，叫動作電位，此部位稱為興奮部位。 思考：Na＋的跨膜運輸有何特點？ 順濃度梯度運輸，需要通道蛋白的協助，不消耗 ATP， 協助擴散。 在興奮部位與未興奮部之間由于電位差的存在，而發 生了電荷移動，這樣就形成的局部電流。局部電流刺激相 鄰未興奮部位發生同樣的電位變化，如此進行下去，將興 奮向閃傳導，后方又恢復為靜息電位。 拓展補充資料：Na+-K+泵有什么作用及運輸方式。 【小結】興奮在神經纖維上傳導的機理 (1)靜息電位表現為內負外正,是 K+外流形成的。 (2)動作電位表現為內正外負,是 Na+內流形成的。 (3)興奮部位與未興奮部位之間存在電位差,形成了局部電流。 (4)局部電流刺激相近的未興奮部位發生同樣的電位變化,興奮向前傳導,原 興奮部位又恢復為靜息電位。 膜外局部電流的方向是從未興奮部位到興奮部位，與興奮傳導方向相反； 膜內局部電流的方向是從興奮部位到未興奮部位，與興奮傳導方向相同。 【視頻情境】 播放興奮在神經纖維上的產生和傳導過程的相關動畫演示，使學生具象認識 此過程。
電流 表偏 轉問 題及 膜電 位變 化曲 線解 讀 判斷在電流表兩極不同放置情況下，電流表是如何偏轉的。 思考：如何測量靜息電位的大小？ 電流表電極一個位于膜外，一個位于膜內。 完成例題，對本知識點進行內化【例】請回答以下 有關電流表指針偏轉的問題。 (1)未受刺激時, 電流表指針不偏轉。 (2)若在 d 處給予適宜刺激, 電流表指針先左后右 發生兩次方向不同的偏轉。 (3)若在 ab 中點 c 處給予適宜刺激, 電流表指針不偏轉。 判斷 在電流表 的偏轉情 況及電位 變化解 讀。
【課堂練習】 1.在離體實驗條件下神經纖維的動作電位示意圖如圖 所示。下列敘述正確的是（ C ） A.ab 段主要是 Na＋內流，是需要消耗能量的 B.bc 段主要是 Na＋外流，是不需要消耗能量的 C.cd 段主要是 K＋外流，是不需要消耗能量的 D.de 段主要是 K＋內流，是需要消耗能量的 2.如圖表示槍烏賊離體神經維纖在 Na+濃度不同的兩種海水中受刺激后的膜 電位變化情況。下列描述錯誤的是（ C ） A．曲線 a 代表正常海水中膜電位的變化 5 分鐘自 主完成題 目，檢測 掌握情 況。
B．兩種海水中神經纖維的靜息電位相同 C．低 Na+海水中神經纖維靜息時，膜內Na+濃度高于膜外 D．正常海水中神經纖維受刺激時，膜外 Na+濃度高于膜內
二、 興奮 在神 經元 之間 的傳 遞 突觸 的結 構 在完成一個反射的過程中興奮要經過多個神經元。一般情況下，相鄰的兩個 神經元并不是直接接觸的。 當興奮傳導到神經元的末端時，是如何傳遞到另一個神經元的呢？興奮在神 經元之間傳遞的結構基礎是什么？ 判斷在電流表兩極不同放置情況下，電流表是如何偏轉的。 【圖片展示】 思考：如何區分突觸、突觸小體？ 突觸小體與其他神經元的細胞體或樹突等相接近，共同形成突觸； 注意：神經元與肌肉細胞或某些腺體之間也是通過突觸聯系的 神經元的軸突末梢末端膨大，呈球狀或杯狀的結構，叫做突觸小體。 具體介紹突觸的結構： 根據 圖像及課 本內容思 考突觸和 突觸小體 的結構及 區別。
突觸 的類 型 思考：怎么判斷突觸前膜和突觸后膜？ A ．軸突—胞體型 B．軸突—樹突型 C．軸突—軸突型 突觸前膜通常是上一個神經元的軸突末梢（突觸小體）部分細胞膜。 突觸后膜通常是神經元細胞體膜或樹突膜， 在效應器的突觸中，也可能為肌肉細胞膜或某些腺細胞的膜。 根據老師 引導，參 考圖像認 識到突觸 有 3 種類 型，并判 斷突觸前 膜和突觸 后膜。
興奮 在突 觸的 傳遞 過程 思考：你能推測興奮在突觸傳遞過程嗎？ （1）單向傳遞 原因：神經遞質只存在于突觸小泡中，只能由突觸前膜釋放，作用于突觸后膜特 異性受體上。 （2）突觸延擱:興奮在突觸處的傳遞比在神經纖維上的傳導要慢 原因：突觸處的興奮傳遞需要電信號→化學信號→ 電信號的轉換，以及神經遞質 的釋放、擴散、對突觸后膜的作用都需要一定的時間； 思考：神經遞質作用后有哪些去向？ 發生效應后，被酶分解而失活，或被突觸前膜回收 參考課本 圖像 P29 明確興奮 在突觸傳 遞過程， 及特點。
神經 遞質 信號 分子 （1）化學本質：乙酰膽堿、胺類（多巴胺、5-羥色胺）、氨基酸類（谷氨酸、甘 氨酸）、激素類（腎上腺素）、NO 等。 （2）種類和作用： 興奮性遞質：Na+通道打開，Na+內流，后膜產生動作電位，后神經元興奮 抑制性遞質：Cl- 通道打開，Cl- 內流后，強化外正內負的靜息電位，使后膜難以 興奮，表現為抑制作用 （3）去向：神經遞質會與受體分開，并迅速被降解或回收進細胞。 意義：避免持續起作用，為下一次興奮做準備。 【視頻情境】 播放興奮在神經元之間的傳遞過程的相關動畫演示，使學生具象認識此過程。 參考課本 圖像 P29 明確神經 遞質的化 學本質、 種類作用 及發揮作 用之后的 去向。
三、濫用興 奮劑、吸食 毒品的危害 1. 興奮劑 (1)概念: 原指能提高中樞神經系統機能活動的一類藥物，如今是運動禁用藥物 的統稱。 (2)作用:興奮劑具有增強人的興奮程度、提高運動速度等作用。 為了保證公平、公正，運動比賽禁止使用興奮劑。 2.毒品 概念:指鴉片、海洛因、甲基苯丙胺(冰毒)、嗎啡、大麻、可卡因以及國家規定管 制的其他能夠使人形成癮癖的精神藥品和麻醉藥品。 3. 可卡因 概述:可卡因既是一種興奮劑也是一種毒品；它會影響大腦中與愉快傳遞有關的神 經元，這些神經元利用神經遞質多巴胺來傳遞愉悅感。 討論:服用可卡因為什么會使人上癮？ 明確興奮 劑、毒品、 可卡因的 概念，知 道濫用興 奮劑、吸 食毒品的 危害。
(1)據圖分析，吸食可卡因導致多巴胺留在突觸間隙持續發揮 作用的原因是什么？ 可卡因使多巴胺轉運蛋白失去回收多巴胺的功能 (2)吸食可卡因會對突觸后膜產生什么影響？ 導致突觸后膜上的多巴胺受體減少，機體正常的神經活動受 到影響。服藥者必須服用可卡因來維持神經元的活動， 形成 惡性循環，毒癮難戒。
【視頻情境】 播放毒品危害的相關動畫演示，使學生具象認識毒品危害。 藥物或毒品影響神經系統的方式（可一種或多種） 興奮劑和毒品也大多是通過突觸來起作用的 【思維訓練】推斷假說與預期 有研究者提出一個問題：“當神經系統控制心臟活動時，在神經元與心肌細 胞之間傳遞的信號是化學信號還是電信號呢？ ” 為回答此問題，科學家進行了如下實驗。取兩個蛙的心臟（A 和B，保持活性） 置于成分相同的營養液中，A 有某副交感神經支配，B 沒有該神經支配。 刺激該神經，A 心臟的跳動減慢； 從 A 心臟的營養液中取一些液體注入 B 心臟的營養液中，B心臟跳動也減慢。 由此，科學家得出結論：該神經釋放一種化學物質，這種物質可以使心跳變 慢。
習題鞏固 1.神經細胞處于靜息狀態時，細胞內外 K＋和 Na＋的分布特征是（D） A.細胞外 K＋和 Na＋濃度均高于細胞內 B.細胞外 K＋和 Na＋濃度均低于細胞內 C.細胞外 K＋濃度高于細胞內，Na＋相反 D.細胞外 K＋濃度低于細胞內，Na＋相反 2.將靈敏電流計連接到圖 1 神經纖維的表面,分別在 a、b 處給予足夠強度的刺激(a 點離左右 兩個接點距離相等)，下列說法不正確的是 ( A )
A.刺激 a 點時，指針偏轉 1 次 B.刺激 b 點時，指針偏轉 2 次 C.刺激 a 點，指針不偏轉 D.分別刺激 a、b 時，都會產生動作電位 3.如圖所示是毒品可卡因的作用機制：可卡因通過影響神經遞質的回收，從而刺激大腦中的 “獎賞 ”中樞，使人產生異常強烈的愉悅感．下列敘述錯誤的是（D） A．圖中結構①是突觸小泡，其中的多巴胺也屬于神經遞質 B．圖中結構②為受體，多巴胺與其結合使突觸后膜發生電位變化 C．圖示表明，多巴胺完成興奮傳遞后會被運回上一個神經元 D．吸食的可卡因進入突觸間隙后會使下一個神經元的興奮受到抑制

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