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第2章 神经调节
第3节 神经冲动的产生和传导
第1课时　兴奋在神经纤维上的传导
问题探讨
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。
讨论
1.运动员从听到发令枪响到做出起跑反应，信号的传导经过了哪些结构？
2.短跑比赛中判定运动员“抢跑”的依据是什么？
问题探讨
1.运动员从听到发令枪响到做出起跑反应，信号的传导经过了哪些结构？
2.短跑比赛中判定运动员“抢跑”的依据是什么？
经过了耳（感受器）、传入神经（听觉神经）、神经中枢（大脑皮层—脊髓）、传出神经、效应器（肌肉）等结构。
神经中枢
中枢神经系统
外周神经系统
效应器
传出神经
感受器
传入神经
人类从听到声音到作出反应起跑需要经过反射弧的各个结构，完成这一反射活动所需的时间至少需要0.1s。
思考：兴奋在反射弧中是以什么形式传导的？又是怎样传导的呢？
兴奋在神经纤维上的传导
兴奋在神经元之间的传递
思考：兴奋在反射弧中是以什么形式传导的？又是怎样传导的呢？
坐骨神经
腓肠肌
(意大利)伽尔瓦尼
1786年有一天，伽尔瓦尼在实验室解剖青蛙，把剥了皮的蛙腿，用刀尖碰蛙腿上外露的神经时，蛙腿剧烈地痉挛，同时出现电火花。经过反复实验，他认为痉挛起因于动物体上本来就存在的电，他还把这种电叫做“动物电”。
一、神经冲动的产生
坐骨神经
腓肠肌
科学家做过如下实验：在蛙的坐骨神经上放置两个微电极，并将它们连接到一个电表上。
蛙的坐骨神经表面电位变化实验
一、神经冲动的产生
a
b
+
+
a
b
+
+
-
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a
b
+
+
-
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a
b
+
+
-
①
②
③
④
①静息时，电表 测出电位变化，说明神经表面各处电 。（图①）
没有
相等
②在图示神经的左侧一端给予刺激时， 刺激端的电极处（a处）先变为 电位，接着 。（图②、③）
恢复正电位
负
靠近
③然后，另一电极（b处）变为 电位。（图③）
负
④接着又 。（图④）
恢复为正电位
说明：在神经系统中，兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的，这种电信号也叫神经冲动。
思考：神经冲动在神经纤维上是怎样产生和传导的呢？
一、神经冲动的产生
刺激
枪乌贼
赫胥黎和霍奇金研究装置示意图
0 mV
-45 mV
电极刺穿
细胞膜前
电极刺穿
细胞膜后
实验发现：
在需要插入枪乌贼轴突的微电极刺穿轴突细胞膜前，两个电极之间没有电位差异；
但该电极刺穿细胞膜后，两个电极之间出现了45mV的电位差异，且枪乌贼轴突细胞膜内电位低于枪乌贼轴突细胞膜外电位。确认了内负外正的静息电位。
1939年，英国生理学家霍奇金和赫胥黎用玻璃微电极伸入枪乌贼神经纤维内测量单条神经纤维内部与外部的电位差及其动作电位。
二、兴奋在神经纤维上的传导
膜内
膜外
Na +通道
K +通道
只在特殊时段开放，
只允许Na+内流。
协助扩散
持续开放，只允许K+外流。
协助扩散
Na+-K +泵
膜上三种通道蛋白
每消耗1分子ATP，泵出3个Na+的同时泵入2个K+，结果：细胞内K+始终高于膜外，细胞外Na+始终高于膜内。
主动运输
二、兴奋在神经纤维上的传导
膜内
膜外
钾离子高
钾离子低
钠离子高
钠离子低
K+通道
Na +通道
在未受到刺激时，神经细胞外的Na+比膜内高，K+浓度比膜内低。
静息时，膜对K+的通透性大，造成K+外流。细胞内带负电的大分子有机物(如蛋白质)的含量相对比细胞外丰富。
使膜外的阳离子浓度高于膜内，出现内负外正的现象，叫静息电位。
带负电的大分子有机物
1、静息电位的形成
①
静息电位
内负外正
K+外流
协助扩散（离子通道）
二、兴奋在神经纤维上的传导
（1）概念：
未受刺激时，神经细胞质膜两侧电位表现为内负外正，称为静息电位。
（2）特点：
（3）原因：
（4）K+运输方式：
注：静息电位的形成与大小取决于K+的浓度差，与Na+无关！
膜内
膜外
钾离子高
钾离子低
钠离子高
钠离子低
K+通道
当神经纤维受到刺激时，这个部位的细胞膜对Na+离子通透性增加，Na+内流，使兴奋部位膜内侧阳离子浓度高于膜外侧，这个部位的膜两侧出现暂时性的电位升高。
刺激
膜电位表现为外负内正，称为动作电位，并与相邻部位产生电位差。
2、动作电位的形成
①
②
动作电位
刺激
内正外负
Na+内流
协助扩散（离子通道）
（1）概念：
当神经纤维某一部位受到刺激时，细胞膜对Na+的通透性增加，Na+内流，这个部位的膜两侧出现暂时性的电位变化，表现为内正外负的兴奋状态，此时的膜电位称为动作电位。
（2）特点：
（3）原因：
（4）K+运输方式：
二、兴奋在神经纤维上的传导
注：此时钾离子还在外流，但是钠离子内流的量远比钾离子外流的量多，因此膜电位由“内负外正”变为“外负内正”。
①刺激的概念：
②刺激的类型
生理学中，将能引起机体细胞、组织、器官或整体的活动状态发生变化（即产生反应）的任何内外环境变化因子都称为刺激。
机械刺激
化学刺激
温度刺激
电刺激等
适宜的刺激
（5） 动作电位产生的条件
一种感受器或细胞常对某种特定性质的刺激最为敏感。
③感受器对刺激的敏感性：
视网膜感光细胞对光的刺激较为敏感
皮肤中的触觉感受器对一些机械刺激较为敏感
二、兴奋在神经纤维上的传导
在兴奋部位和未兴奋部位之间由于电位差的存在而发生电荷移动，这样就形成了局部电流。
兴奋部位
末兴奋部位
局部电流
膜外:
未兴奋部位→兴奋部位
膜内:
兴奋部位→未兴奋部位
局部电流方向：
3、局部电流的形成
兴奋部位的电位表现为内正外负，而邻近的未兴奋部位仍然是内负外正。
二、兴奋在神经纤维上的传导
①
②
③
受刺激部位表现为内正外负的动作电位，临近未兴奋部位仍然为内负外正兴奋部位和未兴奋部位之间存在电位差，发生电荷移动，形成__________。
局部电流
局部电流刺激相近的______部位产生_____的电位变化，如此进行下去，将兴奋向前传导，后方又恢复为__________。
未兴奋
同样
静息电位
二、兴奋在神经纤维上的传导
神经纤维上各处均为内负外正的静息电位
4、兴奋的传导
形式：
电信号（较快)
特点：
·可双向传导
·无衰减
局部电流
4、兴奋的传导
-
+
-
-
-
-
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+
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+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
兴奋部位
未兴奋部位
未兴奋部位
刺激
二、兴奋在神经纤维上的传导
神经冲动传导方向：
与膜外局部电流方向相反
与膜内局部电流方向一致
注意：
在生物体内，通常兴奋来自感受器，因此，兴奋在生物体内的反射弧上的传导是单向传导。
兴奋在离体的神经纤维上双向传导
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
课堂小结
刺激
形成
局部电流
钠钾泵示意图
细胞内
细胞外
Na+结合点
K+结合点
Na+
K+
ADP+Pi
ATP
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？
Na+-K+泵将流入的Na+泵出膜外，将流出的K+泵入膜内，以维持细胞外Na+浓度高和细胞内K+浓度高的状态，为下一次兴奋做好准备。
神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内的K+浓度高。
1、神经细胞处于静息状态时，细胞内、外K+和Na+的分布特征是（ ）
A.细胞外K+和Na+浓度均高于细胞内
B.细胞外K+和Na+浓度均低于细胞内
C.细胞外K+浓度高于细胞内，Na+相反
D.细胞外K+浓度低于细胞内，Na+相反
D
作业
2、兴奋在神经纤维上的传导方式是( )
A.电信号
B.化学号
C.物理信号
D.生物号
A
3、下列关于人体神经细胞的叙述，正确的是( )
A.神经细胞内的Na+含量往往多于细胞外
B.K+内流是产生和维持静息电位的主要原因
C.静息电位与细胞膜内外特异的离子分布有关
D.兴奋传导方向始终与膜外局部电流方向一致
4、神经纤维受到刺激时，细胞膜内、外的电位变化是( )
①膜外由正电位变为负电位 ②膜内由负电位变为正电位
③膜外由负电位变为正电位 ④膜内由正电位变为负电位
A.①② B.③④ C.②③ D.①③
C
作业
A

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