動物和人體生命活動的調節
引導學生觀察并分析na+離子和k+離子的濃度差:膜內的k+離子濃度遠高于膜外,na+離子濃度則相反。
在細胞未受刺激時,也就是靜息狀態時,膜內的k+離子很容易通過載體通道蛋白順著濃度梯度大量轉運到膜外,從而形成膜外正電位,膜內負電位。當神經纖維某一部位受到刺激時,膜上的na+離子載體通道蛋白被激活,na+離子通透性增強,大量na+離子內流,使膜兩側電位差倒轉,即膜外由正電位變為負電位,膜內則由負電位變為正電位。
具體分析興奮傳導的過程并分步演示興奮在神經纖維上傳導的動畫。
靜息時,膜內和膜外的電位處于何種狀態?
學生分析:靜息時,由于k+離子外流膜內電位為負,膜外電位為正。
受刺激時,興奮部位的膜內外發生了怎樣的變化?
學生觀察分析并回答:由于na+離子內流,興奮部位膜內外迅速發生了一次電位變化膜外由正電位變為負電位,膜內則由負電位變為正電位。
引導學生分析并討論:鄰近未興奮部位仍然維持原來的外“正”內“負”,那么,興奮部位與原來未興奮部位之間將會出現怎樣變化?
學生:試著用物理課上電學的知識來解釋這個問題,并就膜外和膜內情況分別說明。在神經纖維膜外興奮部位與鄰近的未興奮部位之間形成了電位差,于是就有了電荷的移動,在細胞膜內的興奮部位與鄰近的未興奮部位之間也形成了電位差,也有電荷的移動,這樣就形成了局部電流。
電流方向如何呢?
學生:電流在膜外由未興奮部位流向興奮部位,在膜內則由興奮部位流向未興奮部位,從而形成了局部電流回路。
引導學生觀察相鄰的未興奮部位:
這種局部電流又刺激相鄰的未興奮部位發生上述同樣的電位變化,又產生局部電流,如此依次進行下去,興奮不斷向前傳導,而已經興奮部位又不斷依次恢復原靜息電位。興奮就按照這樣的方式沿著神經纖維迅速向前傳導。
完整演示動畫并讓學生歸納和復述:
興奮傳導過程:刺激→膜電位變化→電位差→電荷移動→局部電流
興奮在神經纖維上傳導的實質:膜電位變化→局部電流。
我們分析了當興奮從樹突經胞體傳向軸突時的傳導方向,如果在一條離體神經纖維中段施加一適宜刺激,傳導方向又是怎樣呢?(圖示略)
學生從物理角度來思考這個問題:興奮部位與兩側未興奮部位都存在電位差,所以刺激神經纖維上任何一點,所產生的沖動均可沿著神經纖維向兩側同時傳導。
結論:傳遞特點──雙向性。
興奮傳導受機械壓力,冷凍,電流,化學藥物等因素的影響而受到干擾或阻斷。
(2)興奮的傳遞:
當興奮傳導到神經纖維的末梢時,又是怎樣到達下一個神經元呢?興奮在神經元之間是通過突觸來傳遞的。突觸是指一個神經元與另一個神經元相接觸的部位。
(演示動畫)在光學顯微鏡下觀察可以看到:一個神經元軸突末梢經多次分支,最后每個小枝末端膨大成杯狀和球狀,叫做突觸小體。這些突觸小體可以與多個神經元細胞體或樹突相接觸,形成突觸。
在電子顯微鏡下觀察可以看到突觸是由三部分構成的,即突觸前膜,突觸間隙和突觸后膜。突觸前膜是軸突末端突觸小體的膜:突出后膜是與突觸前膜相對應的胞體膜和樹突膜;突觸間隙是突觸前膜和后膜之間存在的間隙。
突觸小體內靠近前膜處含有大量的突觸小泡,泡內含有高濃度的化學物質──遞質,例如乙酰膽堿。遞質有興奮性的也有抑制性的。