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(共22张PPT)
第一课时兴奋在神经纤维上的传导
第3节神经冲动的产生和传导
目标
01
02
03
通过分析科学史经典实验结果，构建静息电位、动作电位形成的离子机制模型，培养归纳与概括、模型与建模等科学思维
通过分析电位产生的机理及相关曲线的解读，培养科学思维。
通过设计实验证实生物电的存在，能够利用结构与功能观解释生物现象。
学习目标
短跑赛场上，发令枪一响，运动员会像离弦的箭一样冲出。现在世界短跑比赛规则规定，在枪响后0.1s内起跑被视为抢跑。
情境导入
思考讨论：
（1）从运动员听到枪响到作出起跑的反应，信号的传导经过了哪些结构？
（2）短跑比赛规则中关于“抢跑”规定的科学依据是什么？
耳蜗感受器
传入神经
大脑听觉中枢
传出神经
效应器
0.1s
兴奋在反射弧上如何传导的呢？
神经元之间
效应器
感受器
神经纤维
兴奋在神经纤维上是以什么形式传导的呢？
兴奋在神经纤维上的传导
一
兴奋在神经元之间的传递
二
生物科学史——生物电的发现
坐骨神经
腓肠肌
意大利
医生、生理学家
伽尔瓦尼
（L.Galvani）
1786年，伽尔瓦尼意外的发现两种金属导体在蛙的肌肉和神经之间建立回路，肌肉会收缩。他认为，这种收缩是由肌肉内部流出来并沿着神经到达肌肉表面的电流刺激引起的。他还把这种电叫做“生物电”。
物理学家伏特认为这纯属物理现象，因为两种不同的金属间可产生电位差。
资料1：
一 兴奋在神经纤维上的传导
【活动一】设计实验证明生物电的存在。
【活动二】蛙的电生理实验分析
观看实验视频，思考以下问题：
1.坐骨神经未受刺激时，灵敏电流计是否测出电位变化？为什么？
2.用锌铜弓刺激坐骨神经时，灵敏电流计指针怎样偏转？又说明什么？（已知指针偏转方向与电流方向一致）
1.坐骨神经未受刺激时，灵敏电流计是否测出电位变化？为什么？
2.用锌铜弓刺激坐骨神经时，灵敏电流计指针怎样偏转？又说明什么？
a
b
坐骨神经未受刺激时,电表没有测出电位变化,
说明神经表面各处电位相等。
刺激
1.坐骨神经未受刺激时，灵敏电流计是否测出电位变化？为什么？
2.用锌铜弓刺激坐骨神经时，灵敏电流计指针怎样偏转？又说明什么？
兴奋是以电信号（神经冲动）的形式沿着神经纤维传导的。
神经兴奋发生位置电位低于静息位置。
枪乌贼的巨大神经纤维直径可达1mm，是研究生物电的理想材料。
一 兴奋在神经纤维上的传导
兴奋的实质是电流，电流是如何产生的？
产生电流要求有电位差，所以需要测量神经细胞膜的电位变化。
插入枪乌贼轴突的微电极局部放大图片
可见微电极内部中空，充满生理盐水
1.静息电位的确认
说明枪乌贼轴突细胞膜内电位低于膜外电位。
确认了内负外正的静息电位。
枪乌贼的轴突具有惊人的恢复能力，即将其细胞质挤出，并用灌流液将细胞浆替换，仍可继续行使功能。1962年，贝克等开展了如下实验：
【活动三】推测静息电位形成的原因
1、用 NaCl 溶液进行灌流后，静息电位消失；改用 KCl 溶液后，静息电位恢复。
2、用 K2SO4溶液替换 KCl 溶液后，静息电位变化不大。
结论：静息电位的形成主要与K+有关，与Na+ 、Cl-、SO42-关系不大。
2.静息电位产生机制
未受刺激时：
Na+浓度：
神经细胞膜外的浓度 细胞膜内。
K +浓度：
神经细胞膜外的浓度 细胞膜内。
细胞膜主要对 有通透性
细胞膜两侧电位表现为 ，称为静息电位。
K+
外正内负
高于
低于
大分子不能出细胞
K+离子通道
Na+离
子通道
细胞外液
细胞内液
K+ 150 mmol/L
Na+ 12 mmol/L
Na+ 145 mmol/L
K+ 4 mmol/L
活动四.构建动作电位形成的离子机制模型。
1949年，霍奇金和卡茨发现，如果除去细胞外液中的钠离子就不能产生动作电位；降低细胞外液中钠离子浓度，动作电位的振幅会降低。
1951年，凯恩斯以枪乌贼大轴突为实验材料，利用放射性同位素精确测定了钠离子和钾离子的跨膜移动总量变化。通过计算得知，每一个神经冲动产生的效应是每平方厘米的枪乌贼大轴突上净流入 3.7pmol 的钠离子和净流出 4.3pmol的钾离子。两种离子方向相反的跨膜移动的量大致相等。
河豚毒素可以特异性地阻断钠离子通道。1970 年，希勒使用河豚毒素处理轴突，施加刺激后不再产生动作电位。
动作电位的形成由Na+决定
发生动作电位时存在Na+内流和K+外流
通过Na+通道引发动作电位
霍奇金和赫胥黎记录
的枪乌贼动作电位
2.动作电位的形成机制
受刺激时：
Na+浓度：
神经细胞膜外的浓度 细胞膜内。
K +浓度：
神经细胞膜外的浓度 细胞膜内。
细胞膜主要对 有通透性
细胞膜两侧电位表现为 ，称为动作电位。
Na+
外负内正
高于
低于
细胞外液
细胞内液
思考：神经细胞每兴奋一次，会有部分Na+内流和部分K+外流，长此以往，神经细胞膜内高K+膜外高Na+的状态将不复存在。这个问题如何解决呢？
丹麦生理学家斯科（Jens C.Skou）等人发现，钠钾泵是一种钠钾依赖的ATP酶，能分解ATP释放能量，将膜外的K+运进细胞，同时将膜内的Na+运出细胞。细胞内K+浓度高，细胞外Na+浓度高，正是由钠钾泵维持的。人体处于静息状态时，细胞25%的ATP被钠钾泵消耗掉，神经细胞70%的ATP被钠钾泵消耗掉。
静息电位，K+通道开放，K+通过协助扩散外流，不耗能
刺激
动作电位形成，Na+通道打开，Na+通过协助扩散内流，不耗能
该峰值高低与神经细胞内外Na+浓度差有关
恢复静息电位，Na+通道关闭，K+通道打开，K+通过协助扩散外流，不耗能
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兴奋部位
未兴奋部位
未兴奋部位
刺激
3.局部电流的形成
在兴奋部位和未兴奋部位之间由于存在_______而发生__________，这样就形成了_________.
电位差
电荷移动
局部电流
局部电流方向：
①膜外:
部位→ 部位
②膜内:
部位→ 部位
未兴奋
兴奋
兴奋
未兴奋
一 兴奋在神经纤维上的传导
思考：兴奋部位的电位表现为内正外负,邻近的未兴奋部位仍然是内负外正，在兴奋部位和未兴奋部位之间会发生什么现象呢？
②在反射过程中
①在离体的神经纤维上
传导方向：________
传导方向：_________
单向传导
双向传导
总结：兴奋在神经纤维上的传导方向解析
短跑赛场上，发令枪一响，运动员会像离弦的箭一样冲出。现在世界短跑比赛规则规定，在枪响后0.1s内起跑被视为抢跑。
情境回顾
思考讨论：
（1）从运动员听到枪响到作出起跑的反应，信号的传导经过了哪些结构？
（2）短跑比赛规则中关于“抢跑”规定的科学依据是什么？
耳蜗感受器
传入神经
大脑听觉中枢
传出神经
效应器
0.1s
兴奋在感受器中如何产生？
兴奋在神经纤维上的传导
特 点：
静息电位
动作电位
膜内：与兴奋传导方向相同
膜外：与兴奋传导方向相反
双向传导
注：在反射弧中，兴奋是单向传递的
传导方式
膜电位
K+外流
内负外正
影响因素：K+的浓度差
Na+内流
内正外负
影响因素：Na+的浓度差
协助扩散
电信号
电流方向
无需能量
需转运蛋白
刺激
形成
局部电流
5.课堂小结
练习：
①利用药物Ⅰ阻断Na＋通道；
②利用药物Ⅱ阻断K＋通道；
③利用药物Ⅲ打开Cl－通道，导致Cl－内流；
④将神经纤维置于低Na＋溶液中
①利用药物Ⅰ阻断Na＋通道
②利用药物Ⅱ阻断K＋通道
③利用药物Ⅲ打开Cl－通道
④神经纤维置于低Na＋溶液中

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