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第3节 神经冲动的产生和传导
本节聚焦：
1.兴奋是如何在神经纤维上传导的？
2.兴奋在突触处是如何传递的？
3.为什么不能滥用兴奋剂和吸食毒品？
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。
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？
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。
神经中枢
效应器
感受器
传入神经
传出神经
任务1:
感受器受到刺激产生兴奋之后，兴奋的以什么形式传导的？
神经中枢
传入神经
传出神经
感受器
效应器
肌
01
兴奋在神经纤维上的传导
有人做过如下实验：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。
坐骨神经
腓肠肌
坐骨神经—腓肠肌标本
01
兴奋在神经纤维上的传导
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。
实验结论：
1.传导形式：
静息时,电表没有测出电位差,说明神经表面各处电位相等
电信号
a处电位变化：
b处电位变化：
正电位→负电位→正电位
正电位→负电位→正电位
细胞类型 细胞内浓度（mmol/L） 细胞外浓度（mmol/L）
Na+ K+ Na+ K+
枪乌贼神经元轴突 50 400 460 10
蛙神经元 15 120 120 1.5
哺乳动物肌肉细胞 10 140 150 4
静息时神经元和肌肉细胞膜内、外某些离子的浓度
Na+浓度：神经细胞外的浓度高于细胞内
K +浓度：神经细胞外的浓度低于细胞内
Na+
K +
任务2:
兴奋的以电信号的形式传导的，电信号是如何产生的？
细胞外液
细胞内液
01
“生物电”发生的膜学说：生物膜具有选择透过性，神经兴奋的产生可能是细胞膜调节K+或者其他离子的透过性，进而调节细胞膜两侧电位差引发的。
K+
Na+
电信号的产生：
K+ 4 mmol/L
Na+ 145 mmol/L
K+ 150 mmol/L
Na+ 12 mmol/L
静息电位的产生和维持
K+
通道
Na+
通道
细胞外液
细胞内液
K+ 150 mmol/L
Na+ 12 mmol/L
K+ 4 mmol/L
Na+ 145 mmol/L
静息时，细胞膜主要对 K+有通透性，K+外流。
由于带正电荷的 K+顺浓度差向细胞外扩散，相应的负电荷仍留在细胞内，形成了“内负外正“ 的静息电位。
静息电位:
内负外正
静息电位的产生和维持
K+
通道
Na+
通道
细胞外液
细胞内液
K+ 150 mmol/L
Na+ 12 mmol/L
K+ 4 mmol/L
Na+ 145 mmol/L
受到刺激兴奋时，细胞膜对 Na+的通透性增加，Na+内流。
由于带正电荷的 Na+顺浓度差向细胞内扩散，相应的负电荷仍留在细胞外，这样使静息时“内负外正“ 的电位出现了反转，最终形成了“内正外负”的动作电位。
动作电位:
内正外负
静息电位的产生和维持
K+
通道
Na+
通道
细胞外液
细胞内液
K+ 150 mmol/L
Na+ 12 mmol/L
K+ 4 mmol/L
Na+ 145 mmol/L
动作电位:
内正外负
兴奋后，Na+ 通道关闭，K+ 通道再次打开，带正电荷的K+顺浓度差向细胞外扩散，这样神经纤维又恢复静息电位——“内负外正“ 。
01
兴奋在神经纤维上的传导
2. 兴奋的产生
静息电位：
K+外流
Na+内流
动作电位：
局部电流
局部电流：
兴奋部位与未兴奋部位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。
细胞膜主要对K+有通透性,K+外流
膜对Na+的通透性增加，Na+内流
静息状态：
兴奋状态：
刺激
=电信号(神经冲动)
兴奋部位
未兴奋部位
内负外正
内正外负
协助扩散
01
兴奋在神经纤维上的传导
3. 兴奋的传导
这种局部电流又刺激相近的未兴奋部位发生同样的电位变化，如此进行下去，将兴奋向前传导，后方又恢复为静息电位。
兴奋部位
未兴奋部位
局部电流
兴奋
恢复静息
未兴奋
局部电流
膜内：
膜外：
局部电流方向：
未兴奋部位→兴奋部位，
与兴奋传导方向 。
兴奋部位→未兴奋部位，
与兴奋传导方向 。
相反
相同
01
兴奋在神经纤维上的传导
未兴奋部位
兴奋部位
思考：若将神经纤维离体，刺激中部，则兴奋的传导方向是什么样的？
结论：若刺激发生在神经纤维中部，则兴奋传导方向是双向的。
-
+
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+
适宜刺激
4. 传导特点：
未兴奋部位
01
兴奋在神经纤维上的传导
4. 传导特点：
双向传导
兴奋在神经纤维上的传导
兴奋在体内/反射弧中的传导方向：单向传导
在反射过程中，兴奋只能从感受器传到效应器。
双向传导的前提:
离体
刺激不能发生在神经元的端点
任务3：
静息状态大量K+外流，兴奋时大量Na+内流，细胞如何维持膜内外Na+和K+浓度？
Na+
K +
细胞外液
细胞内液
K+
Na+
研究表明：在神经细胞膜上，存在较多的“钠-钾泵”，Na+-K+泵每消耗一个ATP，会把3个Na+泵出细胞外， 把2个K+泵入细胞内，以维持细胞内外Na+ 、K+的浓度差。
Na+ — K+泵
K+ 通道
K+ 通道
（主动运输）
拓展：动作电位的测定
离体神经纤维某一部位受到适宜刺激时，受刺激部位细胞膜两侧会出现暂时性的电位变化，产生神经冲动。用电表两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧，记录动作电位。
膜电位变化曲线
任务4：
怎样测量神经元的膜电位呢？
AB段：
BC段：
CD段：
膜电位变化曲线分析：
AB段：静息电位——外正内负
CD段：静息电位恢复过程中
BC段：动作电位形成过程中
BC段:
CD段:
Na＋内流，不耗能
K＋外流，不耗能
一次兴奋完成后，钠钾泵将细胞内的Na+泵出，将细胞外的K+泵入，以维持细胞内K+浓度高和细胞外Na+浓度高的状态，为下一次兴奋做好准备。
协助
扩散
K＋外流
K＋通道开放，K＋外流
受刺激时，Na+通道打开，Na+大量内流。
膜内外的电位出现反转，最终表现为外负内正。
K＋通道开放，K＋外流
Na+内流
bc段:反极化
cd段:复极化
ab段:去极化
静息电位：可人为规定正值或负值
qa段:静息电位
ac:动作电位形成
cd:恢复静息电位
——K+外流
——Na+内流
——K+外流
Na+-k+泵
思考：细胞外液中Na+和K+浓度变化对静息电位和动作电位有影响吗？
有影响
Na+浓度只影响动作电位的峰值
K+浓度只影响静息电位的绝对值
如何增大动作电位峰值？如何增大静息电位？
【练1】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。下列描述错误的是( )。
A．曲线a代表正常海水中膜电位的变化
B．两种海水中神经纤维的静息电位相同
C．低Na+海水中神经纤维静息时，膜内Na+浓度高于膜外
D．正常海水中神经纤维受刺激时，膜外Na+浓度高于膜内
　C
正常海水
低Na+海水
25．将灵敏电表连接到神经纤维表面如图1，突触结构两端的表面如图2，每个电表两电极之间的距离都为l，当在图1的p点给予足够强度的刺激时，测得电位变化如图3。若分别在图1和图2的a、b、c、d处给予足够强度的刺激(a点离左右两个电极的距离相等)，测得的电位变化图正确的是
A．a点对应图5 B．b点对应图5
C．c点对应图3 D．d点对应图4
　B
01
枪乌贼的神经元是研究神经兴奋的好材料。研究表明,当改变神经元轴突外Na+浓度的时候，静息电位并不受影响，但动作电位的幅度会随着Na+浓度的降低而降低。
（1）请对上述实验现象作出解释。
联系实际
要测定枪乌贼神经元的正常电位，应在钠钾离子浓度与内环境相同的环境中进行。因为体内的神经元处于内环境之中，其钠钾离子具有一定的浓度， 要使测定的电位与体内的一致，也就必须将神经元放在钠钾离子浓度与体内相同的环境中。
静息电位与神经元内的K+外流相关而与Na+无关，故神经元轴突外Na+浓度的改变不影响静息电位。动作电位与神经元外的Na+内流相关，细胞外Na+浓度降低，细胞内外Na+浓度差变小，Na+内流减少，动作电位值下降。
（2）若要测定枪乌贼神经元的正常电位，应该在何种溶液中测定？为什么？
教材P31 拓展应用1
01
兴奋在神经纤维上的传导
回顾：兴奋的产生和传导
K+外流
外正内负
外负内正
Na+内流
←静息时，细胞膜主要对K+有通透性
←受刺激时，细胞膜对Na+的通透性增加
兴奋部位与未兴奋部位形成 。
电位差
兴奋部位→未兴奋部位
局部电流
abc
动作
电位
静息
电位
静息
电位
兴奋传导
兴奋
未兴奋
01
①局部电流方向在膜外由____________流向__________
在膜内由____________流向___________
未兴奋部位
兴奋部位
兴奋部位
未兴奋部位
③兴奋在神经纤维上的传导特点：_____________
双向传导
②兴奋传导方向与 (膜内/膜外)电流方向一致。
膜内
注：有关“方向”的问法
01
目录 /CONTENTS
02
兴奋在神经纤维上的传导
兴奋在神经元之间的传递
03
滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
任务1：兴奋是怎样由一个神经元传到另一个神经元的呢？
突触小体：
神经元轴突末梢经多次分支，最后每个小枝末端膨大，呈杯状或球状，叫作突触小体。
细胞体
轴突
髓鞘
树突
常见突触类型：
轴突——树突型
轴突——胞体型
突触小体可以与其他神经元的细胞体或树突等相接触，共同形成突触。
突触：
两个神经元之间是通过突触联系的
02
1. 突触小体
兴奋在神经元之间的传递
神经递质
神经递质种类很多，主要有乙酰胆碱、氨基酸（如谷氨酸、甘氨酸）、5-羟色氨、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素等。
线粒体
突触小泡
兴奋性神经递质
抑制性神经递质
突触小体中有突触小泡
突触小泡中有神经递质
突
触
小
体
(来源于高尔基体）
02
兴奋在神经元之间的传递
突触前膜
突触间隙
突触后膜
神经递质
突触小体
突触
（含组织液）
2. 突触的结构
受体
（化学本质：糖蛋白）
02
兴奋在神经元之间的传递
3. 传递过程
兴奋在神经纤维上的传导
①兴奋到达突触前膜所在的神经元的轴突末梢，引起突触小泡向突触前膜移动并释放神经递质
②神经递质通过突触间隙扩散到突触后膜的受体附近
③神经递质与突触后膜上的受体结合
④突触后膜上的离子通道发生变化，引发电位变化
⑤神经递质被降解或回收
突触前膜
突触间隙
突触后膜
突触小泡
突触
——胞吐
02
兴奋在神经元之间的传递
3. 传递过程
A神经元轴突兴奋
突触小体的突触小泡
突触前膜
突触间隙
突触后膜
突触
B神经元
释放
神经递质
结合
引发突触后膜电位变化
突触小泡
向前移动，
与膜融合
扩散
突触
突触后膜
突触间隙
突触前膜
神经
递质
受体
突触
小泡
兴奋或抑制
——引发突触后膜的Na+通道开放，Na+内流
——引发突触后膜的Cl-通道开放，Cl－内流
神经递质
+ 表示兴奋
- 表示抑制
兴奋性神经递质
抑制性神经递质
Na+
Cl-
静息电位：
动作电位：
内负外正
内正外负
①兴奋传到下一个神经元，一定会引起下一个神经元兴奋。
②兴奋传到下一个神经元，一定会引起下一个神经元膜电位发生变化。
×
√
02
兴奋在神经元之间的传递
4. 信号转换
电信号
电信号
化学
信号
信号转换：
电信号→化学信号→电信号
01
兴奋在神经元之间的传递
4. 传递特点
一个神经元的轴突 -→ 下一个神经元的细胞体或树突。
神经递质只能由突触前膜释放，然后作用于突触后膜上。
方向：
原因：
①神经元之间兴奋的传递只能是单方向的
——单向传递
②突触处兴奋的传递速度比在神经纤维上传导要慢
——突触延搁
原因：
突触处兴奋的传递需要通过化学信号转变。
神经元与肌肉细胞或某些腺体之间也是通过突触联系的，神经元释放的神经递质可以作用于这些肌肉细胞或腺细胞，引起肌肉的收缩或腺体的分泌。
神经——肌肉接头
补充1:神经递质:
被迅速降解或回收进细胞
①储存：
②释放：
③释放方式：
④过突触间隙的方式：
⑤作用部位：
⑥作用效果：
⑦去向:
胞吐
——短时间内快速、大量释放神经递质
意义
突触小泡
突触前膜
扩散
突触后膜上的受体
使下一个神经元兴奋或抑制
突触后膜——
胞体膜或树突膜
肌肉细胞膜、腺细胞膜
兴奋在神经纤维上的传导 vs 兴奋在神经元之间的传递
比较项目 兴奋在神经纤 维上的传导 兴奋在神经元
之间的传递
结构基础
信号形式 (或变化)
速度
方向
神经元
(神经纤维)
突触
电信号
电信号→化学信号→电信号
快
慢
双向传导
单向传递
1.兴奋时的膜电位 。
兴奋时的膜内电位 。
兴奋时的膜电位变化 。
兴奋时的膜内电位变化 。
2.兴奋传导过程中，
突触的信号变化 。
突触前膜的信号变化 。
突触后膜的信号变化 。
外负内正
正电位
外正内负→外负内正
负电位→正电位
电信号→化学信号→电信号
电信号→化学信号
化学信号→电信号
【答题细节提醒】
a．刺激a点
1.如图表示的是一条神经纤维，bc=cd，则分别刺激a点和c点，
电表指针如何偏转？
b．刺激c点(bc＝cd)
电表发生两次方向相反的偏转。
电表不发生偏转。
【关于电表偏转问题】
a.刺激a点：
b.刺激b点：
c.刺激c点：
2.下图表示两个神经元之间的兴奋传递，ab=bd，bc=cd，
则分别刺激a、b、c点，电表指针如何偏转？
电表发生两次方向相反的偏转。
电表计只发生一次偏转。
电表发生两次方向相反的偏转。
① ② ③ ④
【练习】若在b点右侧给予刺激,则电表指针的偏转情况依次是
④→ →④。
③→④→①
【练习】图甲中刺激d点,则除d点外,图中发生兴奋的点还有　　 (填字母)。
c、e
【练习】下图为反射弧的结构示意图,下列关于反射的叙述错误的是 (　　)
A.图示结构为反射的结构基础,至少含有两个神经元B.在人体中,神经中枢位于脑和脊髓中C.在反射弧完整且功能正常的情况下,感受器兴奋一定会引起效应器兴奋D.在完成反射活动时涉及电信号与化学信号之间的相互转换
C
回顾：
兴奋在神经元之间传递：
1.结构？特点？结果？信号转换？
2.单向传递是指？单向传递的原因？
3.神经递质的类型？化学本质？储存？释放？去向？
(1)正常情况下，神经递质与突触后膜上受体结合引起突触后膜兴奋或抑制后，迅速被降解或回收进细胞。
补充2.突触处神经冲动传递异常情况判断
降解神经递质的相应酶变性失活或被占据；则神经递质的回收被阻断。
《金版》P35
①该物质阻断神经递质的合成或释放；
②该物质使神经递质失活；
③突触后膜上的受体被该物质占据，使神经递质不能和受体结合。
(2)突触后膜会持续兴奋或抑制的原因：
(3)某物质作用于突触从而阻断神经冲动传递的原因：
【典例】α-银环蛇毒能与突触后膜上的乙酰胆碱受体结合；有机磷农药能抑制乙酰胆碱酯酶的活性，乙酰胆碱酯酶的作用是水解乙酰胆碱。
因此，α-银环蛇毒与有机磷农药中毒的症状分别表现为（ ）
A.肌肉松弛、肌肉僵直
B.肌肉僵直、肌肉松弛
C.肌肉松弛、肌肉松弛
D.肌肉僵直、肌肉僵直
A
持续兴奋—→肌肉僵直、抽搐、痉挛
03
滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
某些化学物质能够对神经系统产生影响，其作用位点往往是突触。
有些物质能促进神经递质的合成和释放,
有些物质会干扰神经递质和受体结合,
有些物质会影响分解神经递质的酶的活性。
兴奋剂和毒品等也大多是通过突触来起作用的。
思考 · 讨论
多巴胺
（兴奋性神经递质）
【典例】神经细胞可以利用多巴胺来传递愉悦信息。下图a～d依次展示了毒品分子使人上瘾的机理。下列说法错误的是(　　)
A.据a图可知,多巴胺可以被突触前膜重新吸收,神经冲动经此类突触可以双向传递B.据b图可知,毒品分子会严重影响突触前膜对多巴胺分子的重吸收C.据c图可知,大量多巴胺在突触间隙积累,经机体调节导致其受体数目减少D.据d图可知,当没有毒品分子时,多巴胺被大量吸收,愉悦感急剧下降,形成毒瘾
A
03
滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
兴奋剂：原指能提高 神经系统机能活动的一类药物，如今是运动禁用药物的统称。
中枢
毒品的成瘾机制
人类的许多成瘾行为，与多巴胺相关的大脑奖励机制相关。
鸦片、吗啡、海洛因等阿片类毒品：诱导突触前膜一次性释放大量多巴胺，突触间隙多巴胺浓度显著增加。
可卡因：与突触前膜回收多巴胺的多巴胺转运蛋白具有极高的亲和性，多巴胺回收受阻，突触间隙多巴胺浓度显著增加。
冰毒 、摇头丸、麻古等新型毒品：诱导突触前膜一次性释放大量多巴胺；抑制多巴胺在突触前膜的重吸收，突触间隙多巴胺浓度显著增加。
警惕新型毒品的危害
伪装成曲奇饼干和邮票的毒品
戒断反应较弱，接触门槛低。
容易伪装。公安机关查获大量伪装成糖果、咖啡、饮料、饼干、邮票的毒品。
知晓毒品的巨大危害
自觉抵制毒品侵害。不接触陌生人给予的食物和饮料。
生命只有一次，少年更应珍惜！
对毒品说不！
我们能做的
推断假说与预期
已知：副交感神经可以使心率降低。
提出问题：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？
设计、进行实验：
突触只存在于神经元之间吗？
取两个心脏置于成分相同的营养也中，
A组保留副交感神经，B组剔除副交感神经；
刺激A组中的副交感神经，A的跳动降低。
从A组的营养液中取一些液体注入B组的营养液中，
B组的跳动也减慢。
实验结论：该神经释放一种化学物质，这种物质可以使心跳变慢。
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？
01
练习 ：
兴奋传导与电流表指针偏转问题
①刺激a点,电流计指针如何偏转？
②刺激c点（bc=cd），电流计指针如何偏转？
③刺激bc之间的一点，电流计指针如何偏转？
④刺激cd之间的一点，电流计指针如何偏转？
发生两次方向相反的偏转（因为b点先兴奋，d点后兴奋）
不偏转（因为b点和d点同时兴奋）
发生两次方向相反的偏转（因为b点先兴奋，d点后兴奋）
发生两次方向相反的偏转（因为d点先兴奋，b点后兴奋）

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