HỆ THỐNG HỌC LIỆU KHOA HỌC TỰ NHIÊN & ĐỊA LÝ 3D · CHUẨN CHƯƠNG TRÌNH GDPT 2018 Cấp Trung học Phổ thông (Lớp 10 · 11 · 12) · Học liệu Mở CC BY-NC-SA 4.0
Phân môn Sinh học Nguyên lý & Hiện tượng 9 bước thực nghiệm Nghỉ: K⁺ đi ra · Hưng phấn: Na⁺ đi vào ✓ Chuẩn hóa danh pháp & dữ kiện GDPT 2018

Sự hình thành và dẫn truyền xung thần kinh qua sợi trục và Synapse

Từ lúc tai nghe tiếng súng xuất phát đến khi cơ chân co lại chỉ mất hơn 0,1 giây — tín hiệu điện – hóa đã chạy qua hệ thần kinh như thế nào?

Chuỗi logic nhân – quả: Trạng thái nghỉ:K⁺ đi ra · Trong âm ngoài dương→ Hưng phấn:Na⁺ đi vào · Trong dương ngoài âm→ Dẫn truyền:Dòng điện cục bộ · Lan truyền về phía trước→ Synapse:Chất trung gian hóa học · Một chiều, chậm hơn→ Chất kích thích / Thuốc:Mất khả năng tái hấp thu · Gây nghiện
KHÔNG GIAN THỰC NGHIỆM 3D · ĐỘNG CƠ WEBGL2
Sự hình thành và dẫn truyền xung thần kinh qua sợi trục và Synapse — Mô phỏng 3D môn Sinh học

Phiếu Đối chiếu Chương trình Giáo dục Phổ thông 2018

Tham chiếu lập kế hoạch bài dạy (Công văn 5512)
01 · Phân môn & Cấp học
Môn Sinh học — Cấp Trung học Phổ thông (Chương trình GDPT 2018 của Bộ Giáo dục và Đào tạo).
02 · Vị trí trong Sách giáo khoa
Sinh học 11 (GDPT 2018) · Chương 2: Cảm ứng ở sinh vật · Bài: Dẫn truyền xung thần kinh trên sợi thần kinh và qua Synapse
03 · Yêu cầu cần đạt & Học liệu
Thực nghiệm trực quan qua 9 bước; rèn luyện năng lực tìm hiểu tự nhiên, phân tích đồ thị – phương trình và vận dụng thực tiễn.

Cấu trúc trạm thiết bị & phân khu mô hình 3D (3 phân khu)

Bố cục không gian thực nghiệm 3D
① Sợi thần kinh · Phóng đại minh họa

Một đoạn sợi trục (axon), hai vi điện cực nối vào cùng một điện kế

② Mảnh màng sợi trục · Phóng đại minh họa

Kênh K⁺ và kênh Na⁺ trên lớp kép phospholipid

③ Synapse · Phóng đại minh họa

Chùy synapse, khe synapse và thụ thể trên màng sau synapse

Tiến trình Nhận thức & Hoạt động Khám phá (9 bước học)

Khởi động → Thực nghiệm 3D → Kết luận chuẩn SGK
  1. 01
    Bước 1: Xung thần kinh
    Kích thích vào một đầu của sợi thần kinh, kim điện kế sẽ di chuyển như thế nào?
    Hưng phấn = Tín hiệu điện (Xung thần kinh) · Dẫn truyền dọc theo sợi thần kinh
    Kết luận chuẩn SGK: Hưng phấn được dẫn truyền dọc theo sợi thần kinh dưới dạng tín hiệu điện, tín hiệu điện này còn được gọi là xung thần kinh.
  2. 02
    Bước 2: Điện thế nghỉ
    Khi không có kích thích, tại sao hai bên màng tế bào lại có điện thế trong âm ngoài dương?
    Trạng thái nghỉ: K⁺ đi ra → Trong âm ngoài dương · Màng chủ yếu có tính thấm đối với K⁺
    Kết luận chuẩn SGK: Ở trạng thái nghỉ, màng chủ yếu có tính thấm đối với K⁺; K⁺ đi ra làm nồng độ ion dương bên ngoài màng cao hơn bên trong, tạo nên trạng thái trong âm ngoài dương gọi là điện thế nghỉ.
  3. 03
    Bước 3: Điện thế hoạt động
    Khi kích thích vào màng, điện thế màng sẽ biến đổi như thế nào?
    Hưng phấn: Na⁺ đi vào → Trong dương ngoài âm · Tính thấm của màng đối với Na⁺ tăng lên
    Kết luận chuẩn SGK: Khi bị kích thích, tính thấm của màng đối với Na⁺ tăng lên làm Na⁺ đi vào, khiến vùng đó chuyển sang trạng thái hưng phấn trong dương ngoài âm, điện thế màng lúc này gọi là điện thế hoạt động.
  4. 04
    Bước 4: Dòng điện cục bộ
    Hưng phấn được dẫn truyền dọc theo sợi thần kinh từng đoạn một như thế nào?
    Dòng điện cục bộ → Kích thích vùng lân cận hưng phấn · Dẫn truyền về phía trước, phía sau phục hồi điện thế nghỉ
    Kết luận chuẩn SGK: Sự chênh lệch điện thế giữa vùng hưng phấn và vùng chưa hưng phấn tạo thành dòng điện cục bộ; dòng điện cục bộ kích thích vùng chưa hưng phấn lân cận làm phát sinh hưng phấn mới, nhờ đó xung thần kinh lan truyền về phía trước còn phía sau phục hồi trạng thái nghỉ.
  5. 05
    Bước 5: Synapse
    Làm thế nào xung thần kinh vượt qua được khe hở giữa hai neuron?
    Bóng synapse → Khe synapse → Thụ thể · Chuyển đổi qua tín hiệu hóa học
    Kết luận chuẩn SGK: Synapse gồm màng trước synapse, khe synapse và màng sau synapse; chất trung gian hóa học được giải phóng từ bóng synapse, khuếch tán qua khe và gắn vào thụ thể trên màng sau, làm phát sinh điện thế ở màng sau synapse.
  6. 06
    Bước 6: Một chiều và Chậm trễ
    Tại sao hưng phấn chỉ truyền qua synapse theo một chiều, và lại chậm hơn so với dẫn truyền trên sợi thần kinh?
    Chất trung gian hóa học chỉ được giải phóng từ màng trước synapse · Một chiều · Có độ trễ synapse · Chậm hơn
    Kết luận chuẩn SGK: Chất trung gian hóa học chỉ có trong bóng synapse và chỉ được giải phóng từ màng trước tác động lên thụ thể màng sau, nên truyền tin giữa các neuron chỉ theo một chiều; do phải qua bước chuyển đổi tín hiệu hóa học (có độ trễ) nên tốc độ truyền qua synapse chậm hơn trên sợi thần kinh.
  7. 07
    Bước 7: Cocaine
    Tại sao chất ma túy như cocaine lại gây nghiện?
    Dopamine ứ đọng ở khe → Số lượng thụ thể giảm xuống · Cocaine làm bất hoạt protein vận chuyển tái hấp thu
    Kết luận chuẩn SGK: Cocaine làm mất chức năng tái hấp thu dopamine của protein vận chuyển trên màng trước synapse, khiến dopamine ứ đọng ở khe synapse và kích thích liên tục làm giảm số lượng thụ thể dopamine trên màng sau; khi hết thuốc, do thụ thể đã bị giảm nên lượng dopamine bình thường không đủ gây hưng phấn, buộc phải tiếp tục dùng thuốc với liều cao hơn, tạo thành vòng xoắn bệnh lý gây nghiện.
  8. 08
    Bước 8: Na⁺ ngoại bào
    Khi giảm nồng độ Na⁺ bên ngoài màng, điện thế hoạt động sẽ thay đổi như thế nào?
    Biên độ điện thế hoạt động giảm khi nồng độ Na⁺ ngoại bào giảm · Điện thế nghỉ không bị ảnh hưởng
    Kết luận chuẩn SGK: Khi thay đổi nồng độ Na⁺ bên ngoài sợi trục, điện thế nghỉ không bị ảnh hưởng, nhưng biên độ của điện thế hoạt động sẽ giảm khi nồng độ Na⁺ giảm.
  9. 09
    Bước 9: Thực hành đánh giá
    Kiểm tra: Khôi phục điện thế hoạt động về mức bình thường
    Đỉnh ≥ +28.9 mV, duy trì 15 s · Bật kích thích · Không chặn kênh · Na⁺ ≥ 95 %
    Kết luận chuẩn SGK: Kết luận thực hành: Điều chỉnh nồng độ Na⁺ ngoại bào về 100 %, duy trì kích thích và mở khóa kênh Na⁺ thì điện thế hoạt động sẽ phục hồi bình thường.

Câu hỏi Thường gặp & Giải đáp Trọng tâm (Chuẩn kiến thức GDPT 2018)

Hồ sơ hỏi – đáp & lưu ý thi cử
Bước 1 · Xung thần kinhKích thích vào một đầu của sợi thần kinh, kim điện kế sẽ di chuyển như thế nào?

Phương trình / Quy luật áp dụng: Hưng phấn = Tín hiệu điện (Xung thần kinh)

Giải thích chuẩn SGK: Hưng phấn được dẫn truyền dọc theo sợi thần kinh dưới dạng tín hiệu điện, tín hiệu điện này còn được gọi là xung thần kinh.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Điện kế chỉ lệch khi có sự chênh lệch điện thế giữa hai điểm: lệch ở a trước rồi mới đến b chứng tỏ hưng phấn đã "di chuyển" dọc theo sợi thần kinh.

Bước 2 · Điện thế nghỉKhi không có kích thích, tại sao hai bên màng tế bào lại có điện thế trong âm ngoài dương?

Phương trình / Quy luật áp dụng: Trạng thái nghỉ: K⁺ đi ra → Trong âm ngoài dương

Giải thích chuẩn SGK: Ở trạng thái nghỉ, màng chủ yếu có tính thấm đối với K⁺; K⁺ đi ra làm nồng độ ion dương bên ngoài màng cao hơn bên trong, tạo nên trạng thái trong âm ngoài dương gọi là điện thế nghỉ.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Điện thế nghỉ được tạo nên do sự di chuyển của K⁺ đi ra ngoài chứ không phải Na⁺.

Bước 3 · Điện thế hoạt độngKhi kích thích vào màng, điện thế màng sẽ biến đổi như thế nào?

Phương trình / Quy luật áp dụng: Hưng phấn: Na⁺ đi vào → Trong dương ngoài âm

Giải thích chuẩn SGK: Khi bị kích thích, tính thấm của màng đối với Na⁺ tăng lên làm Na⁺ đi vào, khiến vùng đó chuyển sang trạng thái hưng phấn trong dương ngoài âm, điện thế màng lúc này gọi là điện thế hoạt động.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Sự đảo ngược từ trong âm ngoài dương ↔ trong dương ngoài âm là nhờ dòng Na⁺ đi vào.

Bước 4 · Dòng điện cục bộHưng phấn được dẫn truyền dọc theo sợi thần kinh từng đoạn một như thế nào?

Phương trình / Quy luật áp dụng: Dòng điện cục bộ → Kích thích vùng lân cận hưng phấn

Giải thích chuẩn SGK: Sự chênh lệch điện thế giữa vùng hưng phấn và vùng chưa hưng phấn tạo thành dòng điện cục bộ; dòng điện cục bộ kích thích vùng chưa hưng phấn lân cận làm phát sinh hưng phấn mới, nhờ đó xung thần kinh lan truyền về phía trước còn phía sau phục hồi trạng thái nghỉ.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Dẫn truyền xung thần kinh không phải là "dòng điện chạy dọc dây dẫn đồng", mà là "quá trình tái phát sinh điện thế hoạt động nối tiếp nhau từng đoạn".

Bước 5 · SynapseLàm thế nào xung thần kinh vượt qua được khe hở giữa hai neuron?

Phương trình / Quy luật áp dụng: Bóng synapse → Khe synapse → Thụ thể

Giải thích chuẩn SGK: Synapse gồm màng trước synapse, khe synapse và màng sau synapse; chất trung gian hóa học được giải phóng từ bóng synapse, khuếch tán qua khe và gắn vào thụ thể trên màng sau, làm phát sinh điện thế ở màng sau synapse.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: 5 bước truyền tin qua synapse: Xung thần kinh đến chùy → Giải phóng chất trung gian hóa học → Khuếch tán qua khe → Gắn vào thụ thể màng sau → Phân hủy hoặc tái hấp thu.

Bước 6 · Một chiều và Chậm trễTại sao hưng phấn chỉ truyền qua synapse theo một chiều, và lại chậm hơn so với dẫn truyền trên sợi thần kinh?

Phương trình / Quy luật áp dụng: Chất trung gian hóa học chỉ được giải phóng từ màng trước synapse

Giải thích chuẩn SGK: Chất trung gian hóa học chỉ có trong bóng synapse và chỉ được giải phóng từ màng trước tác động lên thụ thể màng sau, nên truyền tin giữa các neuron chỉ theo một chiều; do phải qua bước chuyển đổi tín hiệu hóa học (có độ trễ) nên tốc độ truyền qua synapse chậm hơn trên sợi thần kinh.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Tính một chiều nhìn vào "chất trung gian hóa học xuất phát từ phía nào, thụ thể ở phía nào"; tính "chậm" nhìn vào "độ trễ thời gian chuyển đổi tín hiệu".

Bước 7 · CocaineTại sao chất ma túy như cocaine lại gây nghiện?

Phương trình / Quy luật áp dụng: Dopamine ứ đọng ở khe → Số lượng thụ thể giảm xuống

Giải thích chuẩn SGK: Cocaine làm mất chức năng tái hấp thu dopamine của protein vận chuyển trên màng trước synapse, khiến dopamine ứ đọng ở khe synapse và kích thích liên tục làm giảm số lượng thụ thể dopamine trên màng sau; khi hết thuốc, do thụ thể đã bị giảm nên lượng dopamine bình thường không đủ gây hưng phấn, buộc phải tiếp tục dùng thuốc với liều cao hơn, tạo thành vòng xoắn bệnh lý gây nghiện.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Thao tác thêm chất ma túy = Hậu quả: dopamine ứ đọng, thụ thể ở màng sau giảm sút; hãy giải thích: tại sao khi ngừng dùng thuốc thì cơ thể lại rơi vào trạng thái vật vã, trống rỗng?

Bước 8 · Na⁺ ngoại bàoKhi giảm nồng độ Na⁺ bên ngoài màng, điện thế hoạt động sẽ thay đổi như thế nào?

Phương trình / Quy luật áp dụng: Biên độ điện thế hoạt động giảm khi nồng độ Na⁺ ngoại bào giảm

Giải thích chuẩn SGK: Khi thay đổi nồng độ Na⁺ bên ngoài sợi trục, điện thế nghỉ không bị ảnh hưởng, nhưng biên độ của điện thế hoạt động sẽ giảm khi nồng độ Na⁺ giảm.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Cùng một thanh trượt nhưng một chỉ số thay đổi, một chỉ số giữ nguyên — đây chính là kết luận thực nghiệm quan trọng về bản chất ion của điện thế màng.

Bước 9 · Thực hành đánh giáKiểm tra: Khôi phục điện thế hoạt động về mức bình thường

Phương trình / Quy luật áp dụng: Đỉnh ≥ +28.9 mV, duy trì 15 s

Giải thích chuẩn SGK: Kết luận thực hành: Điều chỉnh nồng độ Na⁺ ngoại bào về 100 %, duy trì kích thích và mở khóa kênh Na⁺ thì điện thế hoạt động sẽ phục hồi bình thường.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Phần kiểm tra rèn kỹ năng đọc số liệu, điều khiển công tắc và xác định đúng yếu tố quyết định biên độ đỉnh.

Câu hỏi trắc nghiệm · ② Trạng thái nghỉKhi sợi thần kinh ở trạng thái nghỉ, điện thế ở hai bên màng tế bào là

Giải thích chuẩn SGK: Đáp án đúng: Trong âm ngoài dương. Ở trạng thái nghỉ, dòng K⁺ đi ra làm nồng độ ion dương ở ngoài màng cao hơn trong màng, tạo nên điện thế trong âm ngoài dương (SGK Sinh học 11).

Câu hỏi trắc nghiệm · ② Hưng phấnKhi sợi thần kinh bị kích thích làm phát sinh điện thế hoạt động, nguyên nhân chủ yếu là do

Giải thích chuẩn SGK: Đáp án đúng: Na⁺ đi vào. Khi bị kích thích, tính thấm của màng đối với Na⁺ tăng lên làm Na⁺ ồ ạt đi vào trong màng, gây đảo cực thành trong dương ngoài âm (SGK Sinh học 11).

Câu hỏi trắc nghiệm · ③ Một chiềuHưng phấn chỉ truyền qua synapse giữa các neuron theo một chiều vì

Giải thích chuẩn SGK: Đáp án đúng: Chất trung gian hóa học chỉ có trong bóng synapse và chỉ được giải phóng từ màng trước synapse. Chất trung gian hóa học chỉ nằm trong bóng synapse, chỉ được giải phóng từ màng trước synapse rồi gắn với thụ thể đặc hiệu trên màng sau synapse (SGK Sinh học 11).

Câu hỏi trắc nghiệm · ② Na⁺ ngoại bàoSau khi giảm nồng độ Na⁺ bên ngoài sợi trục thì

Giải thích chuẩn SGK: Đáp án đúng: Biên độ điện thế hoạt động giảm xuống, điện thế nghỉ không bị ảnh hưởng. Khi thay đổi nồng độ Na⁺ bên ngoài sợi trục, điện thế nghỉ không bị ảnh hưởng, nhưng biên độ của điện thế hoạt động giảm xuống khi nồng độ Na⁺ giảm (SGK Sinh học 11).

HỌC LIỆU CÙNG PHÂN MÔN

Các bài giảng 3D khác thuộc môn Sinh học

Xem toàn bộ 5 bài giảng môn Sinh học →