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通过神经系统的调节 教学设计

11-07 15:32:21   浏览次数:136  栏目:高二生物教学设计
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简单地说,反射过程是感受器感受到一定的刺激并产生兴奋,兴奋以神经冲动的形式经过传入神经传向神经中枢,神经中枢通过分析与综合产生兴奋,经一定传出神经到达效应器,发生相应活动。

反射弧的任何一个环节中断,反射都不能发生。举例分析。

通常脊椎动物的反射弧,在感觉神经元和运动神经元之间还有中间神经元,它起着传递信息的作用。那么这些神经元的结构又是怎样的呢?

引导学生观察神经元结构模式图并叙述各部分结构(略)

神经元之所以受到刺激能产生兴奋,并能传导兴奋是与它的结构相适应的。一个神经元就是一个完整的高度特化的细胞。细胞体适合综合处理信息和作为代谢中心;突起适合接受和传递信息;髓鞘则起着绝缘的作用,使许多神经纤维可以同时传导而互不干扰,从而保证神经调节的精确性。

教师强调神经纤维的概念:长的树突、轴突和髓鞘构成神经纤维。

从宏观上看,兴奋需要在反射弧各部分上传导;从微观上看,兴奋则需要在组成反射弧的每一个神经元内部传导,特别是神经纤维上的传导。

2.兴奋的传导

(1)神经纤维的传导

早在1791年,意大利解剖学家伽伐尼发现兴奋传导实际上是一种生物电现象。但是神经纤维都很细,做实验很困难。到20世纪30年代英国科学家发现乌贼的巨大神经纤维是实验的理想材料,它粗大的轴突直径可达1毫米,使测量电位差的微电极易于插入,为开展实验提供了方便。

实验方法:提示学生注意观察图示。

取两个微电极,一个插入神经纤维内,一个接到神经纤维膜表面,用微伏计测出膜内外的电位差,即电势差。结果显示:膜外为正电位,膜内为负电位。为什么会出现电位差呢?很早人们就发现神经纤维膜内外存在着离子浓度的差异。

引导学生观察并分析Na+离子和K+离子的浓度差:膜内的K+离子浓度远高于膜外,Na+离子浓度则相反。

在细胞未受刺激时,也就是静息状态时,膜内的K+离子很容易通过载体通道蛋白顺着浓度梯度大量转运到膜外,从而形成膜外正电位,膜内负电位。当神经纤维某一部位受到刺激时,膜上的Na+离子载体通道蛋白被激活,Na+离子通透性增强,大量Na+离子内流,使膜两侧电位差倒转,即膜外由正电位变为负电位,膜内则由负电位变为正电位。

具体分析兴奋传导的过程并分步演示兴奋在神经纤维上传导的动画。

静息时,膜内和膜外的电位处于何种状态?

学生分析:静息时,由于K+离子外流膜内电位为负,膜外电位为正。

受刺激时,兴奋部位的膜内外发生了怎样的变化?

学生观察分析并回答:由于Na+离子内流,兴奋部位膜内外迅速发生了一次电位变化膜外由正电位变为负电位,膜内则由负电位变为正电位。

引导学生分析并讨论:邻近未兴奋部位仍然维持原来的外“正”内“负”,那么,兴奋部位与原来未兴奋部位之间将会出现怎样变化?


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学生:试着用物理课上电学的知识来解释这个问题,并就膜外和膜内情况分别说明。在神经纤维膜外兴奋部位与邻近的未兴奋部位之间形成了电位差,于是就有了电荷的移动,在细胞膜内的兴奋部位与邻近的未兴奋部位之间也形成了电位差,也有电荷的移动,这样就形成了局部电流。

电流方向如何呢?

学生:电流在膜外由未兴奋部位流向兴奋部位,在膜内则由兴奋部位流向未兴奋部位,从而形成了局部电流回路。

引导学生观察相邻的未兴奋部位:

这种局部电流又刺激相邻的未兴奋部位发生上述同样的电位变化,又产生局部电流,如此依次进行下去,兴奋不断向前传导,而已经兴奋部位又不断依次恢复原静息电位。兴奋就按照这样的方式沿着神经纤维迅速向前传导。

完整演示动画并让学生归纳和复述:

兴奋传导过程:刺激→膜电位变化→电位差→电荷移动→局部电流

兴奋在神经纤维上传导的实质:膜电位变化→局部电流。

我们分析了当兴奋从树突经胞体传向轴突时的传导方向,如果在一条离体神经纤维中段施加一适宜刺激,传导方向又是怎样呢?(图示略)

学生从物理角度来思考这个问题:兴奋部位与两侧未兴奋部位都存在电位差,所以刺激神经纤维上任何一点,所产生的冲动均可沿着神经纤维向两侧同时传导。

结论:传递特点──双向性。

兴奋传导受机械压力,冷冻,电流,化学药物等因素的影响而受到干扰或阻断。

(2)兴奋的传递:

当兴奋传导到神经纤维的末梢时,又是怎样到达下一个神经元呢?兴奋在神经元之间是通过突触来传递的。突触是指一个神经元与另一个神经元相接触的部位。

(演示动画)在光学显微镜下观察可以看到:一个神经元轴突末梢经多次分支,最后每个小枝末端膨大成杯状和球状,叫做突触小体。这些突触小体可以与多个神经元细胞体或树突相接触,形成突触。

在电子显微镜下观察可以看到突触是由三部分构成的,即突触前膜,突触间隙和突触后膜。突触前膜是轴突末端突触小体的膜:突出后膜是与突触前膜相对应的胞体膜和树突膜;突触间隙是突触前膜和后膜之间存在的间隙。

突触小体内靠近前膜处含有大量的突触小泡,泡内含有高浓度的化学物质──递质,例如乙酰胆碱。递质有兴奋性的也有抑制性的。

将动画还原到较为宏观的两个神经元之间去观察突触。

当兴奋通过轴突传导到突触小体时,突触小体内的突触小泡就将递质释放到突触间隙里,突触后膜的相应受体蛋白接受递质的化学刺激,引起突触后膜的膜电位改变。这样,兴奋就从一个神经元通过突触而传递给了另一个神经元。

突触后膜的受体对递质有高度的选择性。

学生再次观察动画模拟过程,复述,概括。

兴奋在细胞间的传递过程:

兴奋→突触小体→突触小泡释放递质→突触间隙→突触后膜兴奋或抑制

由于递质只存在于突触小体内,只能由突触前膜释放后作用于突触后膜上,使后一个神经元兴奋或抑制,所以神经元之间兴奋的传递只能是单方向的。就是说:兴奋只能从一个神经元的轴突传递给另一个神经元的细胞体或树突,而不能向相反的方向传递。这种单向传递使整个神经系统的活动能有规律地进行。

递质发生效应后就被酶破坏而失活,一次神经冲动只能引起一次递质释放,产生一次突触后电位变化,之后很快又恢复为静息状态。

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