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第二章 神经调节
第3节 神经冲动的产生和传导
授课教师：xxx
WxW
选修一P27
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由起跑的反应，信号的传导经过了哪些结构
经过了感受器(耳)、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（传出神经末梢与它所支配的肌肉）等结构。
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0.1s。
兴奋在神经纤维上的传导
兴奋在神经元之间（或神经元和其他细胞）的传递
【思考1】运动员听到信号后神经产生兴奋，兴奋的传导经过了一系列的结构。那么，兴奋在反射弧中是以什么形式传导的？它又是怎样传导的呢？
一、兴奋在神经纤维上的传导
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。
实验：蛙坐骨神经表面电位差实验
刺激
①静息时,电表_____测出电位变化,说明:___
没有
神经表面各处电位相等
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____________
靠近
恢复正电位
负
③然后兴奋继续传导，另一电极（b处）变为____电位
负
④接着又_____________
恢复为正电位
说明：在神经系统中，兴奋是以_______的形式沿着神经纤维传导的。这种电信号也叫做___________。
电信号
神经冲动
电流方向/指针指向：正→负
膜电位的测量
方法 图解 结果
电表两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧
电表两极均置于
神经纤维膜的外侧
理性材料：枪乌贼的神经纤维(直径1mm)
电表两次偏转方向相反
两次都是动作电位
一、兴奋在神经纤维上的传导
1.静息电位
放大
在未受到刺激时，神经纤维处于静息状态，此时神经细胞外Na+浓度比膜内要高，K+浓度比膜内要低（细胞内高钾低钠，细胞外相反）
Na+
膜外
膜内
膜外
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
K+
Na+
多个Na+
Na+
K+
K+
--------------------------------------
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
--------------------------------------
多个K+
K+
Na+
Na+
Na+
K+
1.静息电位
(极化)
电位:内负外正
机理:K+外流
(协助扩散)
静息时：膜的通透性对K+大，造成K+外流，所以膜电位是内负外正。
一、兴奋在神经纤维上的传导
2.动作电位
放大
+++
+++
---
---
刺激
Na+
膜外
膜内
膜外
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
K+
Na+
Na+
K+
--------------------------------------
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
--------------------------------------
Na+
K+
2.动作电位
电位:内正外负
机理:Na+内流
(协助扩散)
兴奋时：膜的通透性改变，造成Na+内流，即兴奋部位膜电位是内正外负。
+++++
-----
K+
刺激
+++++
-----
Na+
K+
兴奋部位与未兴奋部位之间存在电位差,形成了局部电流。
兴奋在神经纤维上的传导方向：兴奋部位→未兴奋部位
(1)在膜外，局部电流方向与兴奋传导方向相反。
(2)在膜内，局部电流方向与兴奋传导方向相同。
Na+
多个K+
多个Na+
Na+
膜外
膜外
++++++++++++++++++++++++++++++++++-----
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
K+
Na+
K+
---------------------------------+++++
++++++++++++++++++++++++++++++++++-----
---------------------------------+++++
K+
K+
Na+
Na+
Na+
K+
3.恢复静息电位
机理:K+外流
(协助扩散)
兴奋向前传导，细胞膜由内正外负，又恢复到原来的内负外正。
+++++
-----
K+
+++++
-----
Na+
Na+
多个K+
膜内
多个Na+
4.细胞内恢复高钾低钠
机理:钠钾泵
(主动运输)
钠钾泵吸K+排Na+（主动运输，耗能！),使膜电位恢复到兴奋前的状态
细胞内
细胞外
J
E
H
AB静息电位:内负外正
(K+外流,协助扩散)
BE动作电位:内正外负
(Na+内流,协助扩散)
EI恢复静息电位
(K+外流,协助扩散)
IJ恢复细胞内高钾低钠
(钠钾泵,主动运输)
C阀电位，E峰电位
AB极化(稳定的内负外正，即静息电位)
BD去极化(膜两侧电位差减小)
DF反极化(内正外负)
EH复极化(恢复静息电位)
HJ超极化(膜的极化状态增强)
I
理性材料：枪乌贼的神经纤维(直径1mm)
膜电位的测量
方法 图解 结果
电表两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧
电表两极均置于
神经纤维膜的外侧
理性材料：枪乌贼的神经纤维(直径1mm)
电表两次偏转方向相反
两次都是动作电位
随堂练习
1. 静息时和产生兴奋后，神经纤维细胞膜内外电位分别是（ ）
A. 内正外负、内负外正 B. 内负外正、内正外负
C. 内负外正、内负外正 D. 内正外负、内正外负
2.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(　　)
B
A
随堂练习
3. 下列能正确表示神经纤维受刺激时，刺激点膜电位由静息电位转为动作电位的过程的是(　　)
A．①→④ B．②→③
C．③→② D．④→①
4. 将蛙的坐骨神经置于溶液中培养，若给其创伤后，细胞膜的通透性增大，则细胞质基质中(　 　)
A. Na＋浓度降低 B. K＋浓度降低 C. Na＋浓度不变 D. K＋浓度升高
D
B
提示：由于细胞质基质中K＋浓度高于外界溶液，而Na＋浓度低于外界溶液，所以当蛙的坐骨神经创伤后，细胞膜的通透性增大，则Na＋会涌入细胞，同时K＋排出细胞，此时细胞质基质中Na＋浓度升高，K＋浓度降低，故B项正确，A、C、D错误。
随堂练习
5. 右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
随堂练习
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.图中兴奋传导方向是C到A
D.兴奋传导方向与膜外电流方向一致
B
2.在1条离体神经纤维的中段施加电刺激，使其兴奋。下图表示刺激时的膜内外电位变化和所产生的神经冲动传导方向（横向箭头表示传导方向）。其中正确的是（ ）
C
随堂练习
兴奋在离体神经纤维上是双向传导的。
二、兴奋在神经元之间的传递
【思考2】①兴奋在离体神经纤维上是双向传导的。
但在体内的反射活动中兴奋沿着反射弧单向传导。为什么？
【思考3】当兴奋传导到一个神经元的末端时，它是如何传递到另一个神经元的呢？此时兴奋还能以神经冲动/电信号的形式进行传递吗？
兴奋的传导
兴奋的传递
突触
突触小体
二、兴奋在神经元之间的传递
神经元的轴突末梢经过多次分支，最后每个小枝末端膨大，呈球状或杯状，叫做突触小体。
1.突触小体
突触小体可以与其他神经元的细胞体或树突等相接近，共同形成突触。
2.突触
突触种类：
①轴突-胞体，②轴突-树突
③轴突-轴突
突触
二、兴奋在神经元之间的传递
2.突触
突触前膜
突触间隙
突触后膜
突触
突触小泡
线粒体
神经递质受体
神经递质
胞吐
(兴奋/抑制性神经递质，使后膜兴奋或抑制)
目前已知的神经递质种类很多，主要有乙酰胆碱、氨基酸类(如谷氨酸、甘氨酸等)，5-羟色胺，多巴胺，去甲肾上腺素，肾上腺素，一氧化氮等。
①兴奋到达突触前膜所在的_______，引起_______向_______移动并释放_______；
轴突末梢
突触小泡
突触前膜
神经递质
②神经递质通过____________到_____________附近
突触间隙 扩散
突触后膜的受体
③神经递质与_____________结合，形成_____________
突触后膜的受体
④突触后膜上的________发生变化，引发_________
离子通道
电位变化
⑤神经递质被_____或_____
降解
回收
递质-受体复合物
二、兴奋在神经元之间的传递
3.兴奋在神经元之间传递的过程
电信号(快)
化学信号(慢)
电信号(快)
选修一P29
兴奋的传导与传递
电
化学
电
（1）神经元之间兴奋的传递只能是单方向的——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，然后作用于突触后膜上。
（2）突触处兴奋的传递速度比在神经纤维上传导要慢
轴突
突触小泡
突触前膜
突触间隙
突触后膜
电信号
化学信号
电信号
神经元与肌肉细胞/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/腺体的分泌。
突触处的兴奋传递需要通过化学信号的转换。
4.兴奋在神经元之间传递的特点
选修一P29
∴某反射完成的时长主要取决于突触数目
兴奋在神经纤维上传导和在神经元之间传递的区别
兴奋在神经纤维上的传导 兴奋在神经元之间的传递
速度
方向
传导方式
耗能的多少
快
慢
离体双向
单向
少
多
电信号(神经冲动)
化学信号(神经递质)
为什么突触小体中含有较多的线粒体？
为兴奋传导或神经递质分泌等提供能量。
1. 下列关于兴奋在神经元之间传递的叙述中，正确的是（ ）。
A．甲神经元轴突→突触→乙神经元树突（或细胞体）
B．甲神经元树突→突触→乙神经元轴突（或细胞体）
C．乙神经元树突→突触→甲神经元轴突（或细胞体）
D．乙神经元树突→突触→甲神经元树突（或细胞体）
2. 神经冲动在神经元与神经元之间是通过什么传递的
A 突触 B 突触小体 C 突触前膜 D 突触后膜
3. 神经冲动在细胞间的传递途径是（ ）
①突触小体 ②突触前膜 ③突触间隙 ④突触后膜 ⑤轴突
A ① ② ③ ④ ⑤ B ② ① ③ ④ ⑤
C ⑤ ① ② ③ ④ D ⑤ ② ④ ③ ①
A
随堂练习
A
C
随堂练习
4.（2021 · 河北高考 · T11）关于神经细胞的叙述，错误的是（ ）
A. 大脑皮层言语区的H区神经细胞受损伤，患者不能听懂话
B. 主动运输维持着细胞内外离子浓度差，这是神经元形成静息电位的基础
C. 内环境K+浓度升高，可引起神经细胞静息状态下膜电位差增大
D. 谷氨酸和一氧化氮可作为神经递质参与神经细胞的信息传递
5. （2021 · 全国乙卷 · T4）在神经调节过程中，兴奋会在神经纤维上传导和神经元之间传递。下列有关叙述错误的是（ ）
A. 兴奋从神经元的细胞体传导至突触前膜，会引起Na+外流
B. 突触前神经元兴奋可引起突触前膜释放乙酰胆碱
C. 乙酰胆碱是一种神经递质，在突触间隙中经扩散到达突触后膜
D. 乙酰胆碱与突触后膜受体结合，引起突触后膜电位变化
C
减小
A
随堂练习
3、如图为人体的某反射弧模式图，请据图下列叙述正确的是(　　)
A．若切断②处，刺激③处，④处仍能出现反射活动
B．兴奋传递方向是④→③→①→②→⑤
C．②所在的神经元上，完成了电信号→化学信号的转变
D．发生反射时，神经冲动在③上以局部电流的形式双向传导
C
A
C
B
D
E
1. A点受到刺激，BCDE能否发生兴奋？
随堂练习
B× CDE√
随堂练习
强刺激
a
b
c
d
e
A . a、b B. a、b、c
C. b、c、d、e D. a、b、c、d、e
2. 图1表示3个通过突触连接的神经元，现于箭头处施加一强刺激，则能测到电位变化的位置是（ ）
C
(一)某些化学物质对神经系统的影响
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
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
例：①局部麻醉的原理：麻醉剂分子结构与神经递质相似，先与突触后膜受体结合，使神经递质无法与受体结合，兴奋无法传递，使肌肉松弛。
②某些蛇毒可以与突触后膜的特异性受体结合，则神经递质不能与之结合，突触后膜不会产生电位变化，阻断信息传导
例：神经递质起作用后立即被酶水解，使突触后膜恢复静息电位，有机磷农药等会抑制该酶的活性，使突触后膜持续兴奋或抑制。
1.有些物质能够促进神经递质的合成和释放的速率。
2.有些物质会干扰神经递质与受体的结合。
3.有些物质会影响分解神经递质的酶的活性。
兴奋剂和毒品的作用位点大多也是突触。
(二)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。
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
2.毒品
《中华人民共和国刑法》第357条规定：
注意:
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
有些兴奋剂就是毒品，它们会对人体健康带来极大的危害。
(二)兴奋剂与毒品
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
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
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
(2)可卡因的上瘾机制
①在正常情况下，多巴胺发挥完作用后会被_________上的________从突触间隙______
②吸食可卡因后，可卡因会使________失去___________的功能，于是多巴胺就_______________________
③这样，导致突触后膜上_____________________
④当可卡因药效失去后，由于_____________，机体正常的神经活动受到影响，服药者就必须服用可卡因来____这些神经元的活动，于是形成恶性循环，毒瘾难戒
突触前膜
转运蛋白
回收
转运蛋白
回收多巴胺
留在突触间隙持续发挥作用
多巴胺受体减少
多巴胺受体减少
维持
3.可卡因
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
【拓展】为什么多巴胺就留在突触间隙持续发挥作用，导致突触后膜上的多巴胺受体减少？(尝试推测)
受体的调节 膜受体蛋白的数量和与递质结合的亲和力在不同的生理或病理情况下均可发生改变。当递质分泌不足时，受体的数量将逐渐增加，亲和力也逐渐升高，称为受体的上调（up regulation)；反之，当递质释放过多时，则受体的数量和亲和力均下降，称为受体的下调（down regulation)。 由于膜的流动性，储存于细胞内的膜结构中的受体蛋白可表达于细胞膜中，使发挥作用的受体数量增多；而细胞膜中的受体也可通过受体蛋白的内吞入胞，即内化（internaliza-tion),减少膜中发挥作用的受体数量。 而受体亲和力的改变，通常是通过受体蛋白的磷酸化或去磷酸化而实现的。 受体数量和亲和力的调节都是受控的。
(3)可卡因的其他危害
此外，可卡因能干扰__________的作用，导致_________异常，还会抑制__________的功能；
吸食可卡因者可产生__________，长期吸食易产生_______与_______，最典型的是有___________，奇痒难忍，造成严重的抓伤甚至断肢自残、情绪不稳定，容易引发暴力或攻击行为；
长期大剂量使用可卡因后突然停药，可出现_______、_______、失望、疲惫、失眠、厌食等症状；
交感神经
心脏功能
免疫系统
心理依赖性
触幻觉
嗅幻觉
虫行蚁走感
抑郁
焦虑
3.可卡因
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
(三)珍爱生命，远离毒品
2008年，《中华人民共和国禁毒法》正式施行；
该法明确指出，禁毒是全社会的共同责任；
禁毒工作实行以预防为主,综合治理，禁种、禁制、禁贩、禁吸并举的方针；
参与制毒、贩毒或引诱他人吸毒，都会受到法律的严惩；
珍爱生命，远离毒品，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。
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
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
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？”
为回答此问题，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 。
思维训练：推断假说与预期
A
B
假说:支配心脏的副交感神经可能是释放了某种化学物质，该物质可以使心跳减慢。
实验预期:从A心脏的营养液中取一些液体注入B心脏的营养液中，B心脏的跳动也会减慢。
思维训练：推断假说与预期
A B
材料
处理
结果
结论 有某副交感神经
无某副交感神经
刺激该神经
从A的营养液中取一些液体注入B的营养液中
心脏跳动减慢
心脏跳动也减慢
该神经释放一种化学物质，这种物质可以使心跳变慢。
化学信号
发现问题
提出假说
实验预期
随堂练习
1. 止痛药并不损伤神经元的结构，却能在一段时间内阻断神经冲动向感觉中枢的传导，它的作用部位在（　　）
A.细胞体 B.轴突 C.突触间隙　 D.树突
2. 已知突触前神经元释放的某种递质可使突触后神经元兴奋，当完成一次兴奋传递后，该种递质立即被分解。某种药物可以阻止该种递质的分解，这种药物的即时效应是（ ）
A.突触前神经元持续性兴奋 B.突触后神经元持续性兴奋
C.突出前神经元持续性抑制 D.突触后神经元持续性抑制
C
B
随堂练习
2.试判断一个神经细胞的静息电位在添加具有生物活性的化合物——河豚毒素(钠离子转运载体抑制剂)后的变化是（ ）
A
提示：在静息状态下，神经细胞中钾离子外流，从而在膜的内外形成电位差，产生静息电位。钾离子的外流与钠离子转运载体抑制剂无关，故静息电位不会受到影响；钠离子转运载体抑制剂会抑制受刺激部位的钠离子内流，使动作电位无法形成，A项正确。
随堂练习
3.(2021 · 湖南省 · T11）研究人员利用电压钳技术改变枪乌贼神经纤维膜电位，记录离子进出细胞引发的膜电流变化，结果如图所示，图a为对照组，图b和图c分别为通道阻断剂TTX、TEA处理组。下列叙述正确的是（ ）
A
A. TEA处理后，只有内向电流存在 B. 外向电流由Na+通道所介导
C. TTX处理后，外向电流消失
D. 内向电流结束后，神经纤维膜内Na+浓度高于膜外
一、概念检测
1. 有些地方的人们有食用草鸟炖肉的习惯，但草乌中含有鸟头碱，乌头碱可与神经元上的钠离子通道结合，使其持续开放，从而引起呼吸衰竭、心律失常等症状。严重可导致死亡，下列判断不合理的是（ ）
A.食用草乌炖肉会影响身体健康
B.钠离子通道打开可以使胞外的Na+内流
C.钠离子通道持续开放会使神经元持续处于静息状态
D.阻退钠离子通道开放的药物可以缓解乌头碱中毒症状
2.乙酰胆碱酯酶可以水解乙酰胆碱，有机磷农药能使乙酰胆碱酯酶失活，则该农药可以（ ）
A.使乙酰胆碱持续发挥作用 B.阻止乙酰胆碱与其受体结合
C.阻止乙酰胆碱从突触前膜释放 D.使乙酰胆碱失去与受体结合的能力
练习与应用 （书本P31）
C
A
二、拓展应用
1.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+浓度的降低面降低。
（1）请对上述实验现象作出解释。
提示：(1)静息电位与神经元内的K+外流相关而与Na+无关，所以神经元轴突外Na+浓度的改变并不影响静息电位。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。
二、拓展应用
1.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+浓度的降低面降低。
（2）如果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 。
提示：提示：正常海水中。因为神经元的静息电位和动作电位的大小分别与溶液中K＋和Na＋的浓度有关，所以要测定枪乌贼神经元的正常电位，需将枪乌贼放入其生活的正常海水中。
二、拓展应用
2.一般的高速路都有限速的规定。例如，我国道路交通安全法规定，机动车在高速公路行驶，车速最高不得超过120km/h。在高速路上行车，要与前车保持适当的距离，如200m。另外，我国相关法律规定，禁止酒后驾驶机动车。请你从本节所学知识的角度，解释这几项规定的合理性。如果遇到酒后还想开车的人，你将怎样做？
提示：驾驶人的反应时间是影响交通安全的重要因素之一，驾驶人正常的反应时间(从眼→大脑→脊髓→作出反应)一般约为2.5 s，因此，对于以120 km/h行驶的车辆而言，反应距离为120×1 000×2.5/3 600≈83.33 m，如果再加上车辆制动、惯性滑行等因素，反应距离实际要超过100 m。如果遇到酒后还想开车的人，我会立即阻止。

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