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第2章 第3节
神经冲动的产生和传导
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、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？
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0.1 s。
2、短跑比赛规则中关于“抢跑”规定的科学依据是什么？
需要经过完整的反射弧
听觉神经
耳
大脑皮层—脊髓
兴奋在反射弧中是以什么形式传导的？它又是怎样产生和传导的呢？
生物科学史话：生物电的发现
意大利医生、生理学家伽尔瓦尼（L.Galvani）
资料1：18世纪意大利生理学家伽尔瓦尼在1791年的论文中宣称动物的组织可以产生生物电。后来他们设计了“无金属收缩实验”，刺激蛙的坐骨神经可以导致蛙腓肠肌收缩，这一过程中，没有涉及任何金属，出色地证明了生物电的存在。
资料2：1820年电流表应用于生物电研究。在蛙神经外侧连接两个电极。随后，刺激蛙神经一侧，并在刺激的同时记录电流表的电流大小和方向。
背景知识
生物科学史话：生物电的发现
刺激
蛙的坐骨神经
电流表
腓肠肌
受到刺激，电流表的指针发生了怎样的变化呢？
只要存在电位差，电流表指针就会偏转,从正电荷一极向负电荷一极偏转。
电流表什么时候会偏转？
一、兴奋在神经纤维上的传导
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。
坐骨神经
蛙的坐骨神经表面电位差变化实验
电流方向：由正到负
神经冲动在神经纤维上是怎样产生和传导的呢？
思考：从这些实验现象可以得出什么结论？
知识回顾
细胞外液渗透压90%来源于：
Na+和Cl
细胞内液中较多的阳离子则是：
K+
细胞内K+较多
细胞外Na+较多
神经元膜内外的离子分布不均匀：
膜外Na+ 浓度高，膜内K+浓度高。
细胞如何维持膜外高钠、膜内高钾的状态呢？
Na+-K+泵有什么作用？
钠钾泵是一种钠钾依赖的ATP酶，能水解ATP释放能量，用于将膜外的K+泵入，同时将膜内的Na+泵出细胞。 Na+-K+泵每消耗一个ATP ，会把3个Na+泵出细胞外， 2个K+泵入细胞内，以维持浓度差。
Na+-K+泵跨膜运输方式是什么？
主动运输，逆浓度梯度运输（维持浓度差）
Na+-K+泵
（主动运输）
神经细胞膜对不同离子（Na+ 和K+）的通透性不同
膜外
膜内
膜外
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+
K+
K+
K+
K+
K+
静息电位：
电位：内负外正
K+
K+
静息时（未刺激）：膜主要对K+有通透性，造成K+外流
原因：K+外流
K+
所以此时膜两侧电位为内负外正。
K+
K+
兴奋时：膜的通透性改变，膜对Na+的通透性增加，造成Na+内流
Na+
膜外
膜内
膜外
+
+
+
+
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+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
动作电位：
电位：内正外负
原因：Na+内流
Na+
思考：此过程中Na+和K+跨膜运输的方式？
协助扩散（顺浓度）
所以兴奋部位膜电位是内正外负。
局部电流形成的原因：
兴奋传导方向与局部电流方向的关系：
兴奋部位：内正外负
未兴奋部位：内负外正
↓电位差
存在电荷的移动
局部电流
局部电流形成的原因：
兴奋传导方向与局部电流方向的关系：
兴奋部位：内正外负
未兴奋部位：内负外正
↓电位差
存在电荷的移动
局部电流
在膜内：两者方向相同
在膜外：两者方向相反
即：局部电流从未兴奋区域流向兴奋区域
即：局部电流从兴奋区域流向未兴奋区域
兴奋在神经纤维上的传导形式及特点：
传导方向：双向传导，兴奋部位向两侧未兴奋部位传导
传导形式：电信号（局部电流）
兴奋部位
未兴奋部位
未兴奋部位
+ + + +
- - - -
- - - -
- - - -
- - - -
+ + + +
+ + + +
- - - -
+ + + +
+ + + +
- - - -
+ + + +
+ + + +
- - - -
- - - -
+ + + +
电流表指针偏转问题
例1：将灵敏电流计连接到图1神经纤维的表面,分别在a、b处给予足够强度的刺激(a点离左右两个接点距离相等)，下列说法不正确的是 (　　)
不偏
2次
先右偏后左偏
图1
A
A.刺激a点时，指针偏转1次 B.刺激b点时，指针偏转2次
C.刺激a点，指针不偏转 D.分别刺激a、b时，都会产生动作电位
静息电位：外正内负
动作电位：外负内正
没刺激时，
受刺激时，
是否偏转：看有无电位差
偏转几次：
有几次电位差
偏转方向：
正电荷到负电荷
做题思路
【例】请回答以下有关电流表指针偏转的问题。
(1)未受刺激时,电流表指针　　 　。
(2)若在d处给予适宜刺激,电流表指针　　 　 。
(3)若在ab中点c处给予适宜刺激,电流表指针　 　　。
不偏转
发生两次方向不同的偏转
先左后右
不偏转
膜内电位比膜外低70mV
静息电位
刺激
①a点之前
——静息电位
K+外流(协助扩散),
膜电位：外正内负。
②ac段
——动作电位的形成
Na+内流(协助扩散),
膜电位：外负内正。
③ce段
——静息电位的恢复
K+外流,膜电位恢复为静息电位。
膜电位图的分析
④ef段----浓度差的维持
Na+-K+泵通过将Na+泵出膜外,将K+泵入膜内（主动运输）,以维持膜外高Na+膜内高K+的状态,为下一次兴奋准备。
正常海水
低Na+海水
下图表示枪乌贼离体神经纤维在Na+浓度不同的两种海水中受刺激后的膜电位变化情况，哪条曲线表示正常海水？哪条曲线表示低钠海水？
Na+浓度只影响动作电位的峰值，
浓度变化 电位的变化
环境中Na+浓度增加
环境中Na+浓度降低
环境中K+浓度增加
环境中K+浓度降低
动作电位的峰值增大，静息电位不变
动作电位的峰值变小，静息电位不变
静息电位绝对值变小,动作电位峰值不变
静息电位绝对值增大，动作电位峰值不变
如果改变膜外钾离子呢？如何变化？
K+浓度只影响静息电位的绝对值.
看膜内外浓度差变化
刺激：产生
膜电位变化
未兴奋部位膜电位也发生变化
形成局部电流
静息状态
膜电位：__________
1、兴奋区域的膜电位：___________
2、未兴奋区域的膜电位__________
兴奋区域与未兴奋区域形成电位差
兴奋因此向前传导
电流方向：
膜外:________________________
膜内:________________________
外正内负
外负内正
外正内负
未兴奋区域流向兴奋区域
兴奋区域流向未兴奋区域
总结
兴奋在神经纤维上传导特点：
双向传导
兴奋
兴奋在神经纤维上的传导
思考：
刺激离体的神经纤维中间任意一点，兴奋沿神经纤维双向传导。但是，在体内的反射活动中，为什么兴奋只能沿反射弧单向传导呢？
兴奋在神经元之间如何传递呢？
二、兴奋在神经元之间的传递
突触小体
神经元的轴突末梢经过多次分枝，最后每个小枝末端膨大，呈杯状或球状。
突触
突触前膜
突触间隙
突触后膜
上一个神经元的轴突末梢（突触小体）部分细胞膜
下一个神经元的树突或细胞体的部分细胞膜
突触的结构
(组织液)
3.突触的类型:
轴突-轴突
轴突-树突
轴突-细胞体
D.轴突-肌肉/腺体细胞突触
A．轴突—细胞体
B．轴突—树突
C．轴突—轴突
突触后膜通常是神经元___ 或_______，
树突膜
细胞体膜
腺细胞
肌肉细胞
在效应器的突触中，也可能为_______膜或某些__________的膜；
思考：突触间隙至少有5nm,电信号无法传导， 兴奋在突触间隙以什么信号逾越？
A
B
A、B心脏跳动减慢
思维训练: 推断假说与预期
有研究者提出一个问题：“当神经系统控制心脏活动时，在神经元与心肌细胞之间传递的信号是化学信号还是电信号呢？”为了回答这一问题，科学家进行了如下实验。取两个蛙的心脏(A和B,保持活性）置于成分相同的营养液中，A有某副交感神经支配，B没有该神经支配；刺激该神经，A心脏的跳动减慢；从A心脏的营养液中取一些液体注入B心脏的营养液中（如右图）B心脏跳动也减慢。
由此，科学家得出结论: 该神经释放一种化学物质，这种物质可以使心跳变慢。
思维训练: 推断假说与预期
讨论:
在进行这个实验时，科学家基于的假说是什么？实验预期是什么？
假说: 支配心脏的副交感神经可能是释放了某种化学物质，该物质可以使心脏减慢。
实验预期: 从A心脏的营养液中注入B心脏的营养液中，B心脏的跳动也会减慢。
A
B
科学家通过实验证明在神经元与心肌细胞之间传递的信号是化学信号，这种化学信号就是神经递质。
4.兴奋在突触的传递过程
兴奋轴突末梢
突触小泡向前膜移动
突触前膜
神经递质
突触间隙（组织液扩散）
神经递质与突触后膜的受体结合
突触后膜离子通道打开
突触后膜电位变化
神经递质迅速被降解或回收进细胞
释放
电信号
化学信号
电信号
思考：突触后膜电位发生怎样的变化呢？
突触小泡的形成与高尔基体有关
胞吐：膜的流动性
线粒体
受体：糖蛋白；识别功能。
体现细胞膜信息交流的功能
胞吞进突触小体
（1）化学本质：
（2）种类和作用：
（3）去向：
意义：避免持续起作用，为下一次兴奋做准备。
乙酰胆碱、胺类（多巴胺、5-羟色胺）、氨基酸类（谷氨酸、甘氨酸）、激素类（(去)肾上腺素）、NO等。
兴奋性递质：
抑制性递质：
Na+通道打开，Na+内流，后膜产生动作电位，后神经元兴奋。乙酰胆碱、多巴胺等
Cl-通道打开，Cl-内流后，强化静息电位，使后膜难以兴奋，表现为抑制作用。去肾上腺素等
迅速被降解或回收。
神经递质——信号分子
5.兴奋在神经元之间的传递的特点
①单向传递
原因：神经递质只存在于突触小泡中，只能由突触前膜释放，作用于突触后膜特异性受体上。
原因：突触处的兴奋传递需要________________________ 的转换
电信号→化学信号→电信号
思考：兴奋在反射弧中如何传递？
反射弧中存在突触，兴奋在反射弧中单向传递。
感受器
传入神经
神经中枢
传出神经
效应器
② 传递速度较慢（突触延搁）
①影响神经递质的合成或释放
例如肉毒杆菌毒素用于美容除皱。
Ca2+
Ca2+
某些化学物质对神经系统的影响，作用位点往往为突触
②干扰神经递质与受体的结合
例如箭毒、α-银环蛇毒，使肌肉松弛。
③影响神经递质的清除
例如有机磷农药等引起肌肉僵直。
兴奋剂和毒品等大多是通过突触来起作用
药物止痛机理：神经递质结构类似物竞争性结合突触后膜受体；药物阻碍神经递质的合成与释放，阻碍兴奋的传递
三、兴奋剂与毒品
三、兴奋剂与毒品
1. 兴奋剂
(1)概念:
(2)作用:
原指能___________________________的一类药物，如今是________________的统称。
提高中枢神经系统机能活动
运动禁用药物
兴奋剂具有增强_____________、提高__________等作用。
人的兴奋程度
运动速度
为了保证公平、公正，运动比赛禁止使用兴奋剂。
反兴奋剂宣传画
2.毒品
(1) 概念:
指____、______、_______________、_____、____、______以及国家规定管制的其他能够使人___________的_____药品和______药品。
鸦片
海洛因
甲基苯丙胺(冰毒)
吗啡
大麻
可卡因
形成瘾癖
麻醉
精神
3. 可卡因
(1)概述:
可卡因既是一种_______也是一种_______；它会影响大脑中与_________有关的神经元，这些神经元利用神经递质________来传递愉悦感；
兴奋剂
毒品
愉快传递
多巴胺
1.服用可卡因为什么会使人上瘾？
2.你还知道哪些毒品？ 如果有人劝你吸食毒品，你会以怎样的方式拒绝？
3.你听说过吸毒导致家破人亡的事例吗？ 你认为吸毒会对个人、家庭和社会造成哪些危害？
思考讨论
3. 珍爱生命，远离毒品
2008年，《中华人民共和国禁毒法》正式施行；
向社会宣传滥用兴奋剂和吸食毒品的危害，是我们每个人应尽的责任和义务。
使下个神经元兴奋或抑制
比较兴奋在神经纤维上的传导和在神经元之间的传递
项目 兴奋在神经纤维上的传导 兴奋在神经元之间的传递
涉及细胞数
结构基础
形式
方向
速度
效果
使未兴奋部位兴奋
单个神经元
突触
电信号→化学信号→电信号
电信号（神经冲动）
迅速
较慢（有突触延搁）
可以双向
单向传递
多个神经元
神经纤维
小结
课堂小结
膜电位图的分析
电流表偏转问题
1、神经纤维在静息时具有静息电位，受到适宜刺激时可迅速产生能传导的动作电位，这两种电位可通过仪器测量。下列示意图能正确表示测量神经纤维静息电位的是(　　)
A
课堂巩固
4
2.(2018·全国Ⅲ，3)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
迁移应用
3.如图是兴奋在神经纤维上产生和传导的示意图。下列说法与图示相符的是（ ）
A.图中兴奋部位是B和C
B.图中弧线最可能表示局部电流方向
C.图中兴奋传导的方向是C→A→B
D.兴奋传导方向与膜外局部电流方向一致
B
兴奋区
未兴奋区
未兴奋区
4.在离体实验条件下神经纤维的动作电位示意图如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A.ab段主要是Na＋内流，是需要消耗能量的
B.bc段主要是Na＋外流，是不需要消耗能量的
C.cd段主要是K＋外流，是不需要消耗能量的
D.de段主要是K＋内流，是需要消耗能量的
C
①__________ ②__________
③__________ ④__________
⑤__________ ⑥__________
⑦__________ ⑧__________
⑨__________ ⑩__________
突触前膜
神经递质
突触后膜
受体
离子通道
线粒体
突触间隙
突触小泡
突触
突触小体

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