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第二章 神经调节
第3节 神经冲动的产生和传导
（第一课时）
目标
01
02
03
通过反射弧中兴奋传导和传递特点的分析，提升实验设计及对实验结果分析的能力。（科学探究）
通过分析电位产生的机理及相关曲线的解读，养成科学思维的习惯。
（科学思维）
通过思考讨论“兴奋在神经纤维上的传导”说明了兴奋的产生及传导过程。
(生命观念)
学习目标
情景视频一:
亚洲飞人——苏炳添
赛场上，发令枪一响，运动员会像离弦的箭一样冲出。现在世界田径比赛规则规定，在枪响后0.1s内起跑被视为抢跑。
问题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？
耳蜗（感受器）
传入神经
传出神经
神经中枢（大脑皮层）
神经中枢（脊髓）
情景视频一:
亚洲飞人——苏炳添
赛场上，发令枪一响，运动员会像离弦的箭一样冲出。现在世界田径比赛规则规定，在枪响后0.1s内起跑被视为抢跑。
问题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。
问题3: 兴奋在反射弧中是以什么形式传导的呢？
根据图解写出膝跳反射具体的反射弧
感受器(肌梭)→传入神经→神经中枢(脊髓)→传出神经→效应器
兴奋在神经纤维上的传导
兴奋在神经元之间的传递
问题4: 兴奋在神经纤维上是以什么形式传导的呢？
一、兴奋在神经纤维上的传导
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”。
检流计
坐骨神经
a
b
一、兴奋在神经纤维上的传导
蛙坐骨神经表面电位差实验（视频）
兴奋在神经纤维上是以什么形式传导的呢？它是怎样产生的呢？
2
3
4
1
合作探究一：请同学们自主阅读教材P27-28，小组合作思考讨论完成问题。
一、兴奋在神经纤维上的传导
静息时神经细胞Na+、K+分布特点？什么原因导致Na+和K+浓度不平衡的？
静息电位产生的机理、电位表现、结果分别是什么？
动作电位产生的机理、电位表现、结果分别是什么？
a
b
+
+
①静息时,电表 测出电位变化,说明神经
表面各处电位 。
没有
相等
刺激
-
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，另一电极（b处）变为 电位。
负
④接着又 。
恢复为正电位
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（neural impulse）。
结论:
共发生了两次方向相反的偏转
一、兴奋在神经纤维上的传导
问题5: 神经冲动在神经纤维上是怎样产生和传导的？
一、兴奋在神经纤维上的传导
情景材料一:
静息时神经元和肌肉细胞膜内、外某些离子的浓度
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
在未受到刺激时，神经纤维处于静息状态
问题6: 静息时神经细胞Na+、K+分布特点？
神经细胞外的Na+浓度比膜内要高，K+浓度比膜内低。
问题7: 什么原因导致Na+和K+浓度不平衡的？
一、兴奋在神经纤维上的传导
静息电位及其形成机制（视频）
①神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内K+浓度高。
②静息状态下，细胞膜上K+通道蛋白打开。
K+外流
Na+
膜外
膜内
膜外
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K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
“生物电”发生的膜学说：静息时，细胞膜主要对K +有通透性，即K +通道开放，K +外流，膜电位表现为外正内负，称为静息电位。
一、兴奋在神经纤维上的传导
1.静息电位产生机制
（1）原因
（2）结果
静息电位产生原因动画视频演示
K+
Na+
K通道
Na通道
膜外
膜内
外正内负
K+外流
一、兴奋在神经纤维上的传导
1.静息电位产生机制
（3）电位表现
问题8: 动作电位产生的机理、电位表现、结果分别是什么？
①神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内K+浓度高。
②受到刺激时，细胞膜上Na+通道蛋白打开。
Na+内流
Na+
膜外
膜内
膜外
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K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
受到刺激时，细胞膜对Na +的通透性增加，Na + 内流，使兴奋部位膜内侧阳离子浓度高于膜外侧， 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。
一、兴奋在神经纤维上的传导
2.动作电位产生机制
（1）原因
（2）结果
K+
Na+
K通道
Na通道
膜外
膜内
动作电位产生原因动画视频演示
一、兴奋在神经纤维上的传导
2.动作电位产生机制
外负内正
Na+内流
（3）电位表现
问题9: 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？
Na＋
Na＋
- - - -
++++
++++
++++
++++
++++
++++
++++
++++
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++++
++++
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++++
++++
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Na＋
Na＋
++++
++++
- - - -
- - - -
Na＋
Na＋
Na＋
Na＋
Na＋
Na＋
局部电流动画视频演示
一、兴奋在神经纤维上的传导
兴奋部位与未兴奋部位之间由于电位差发生电荷移动形成局部电流，如此依次进行下去，兴奋不断地向前传导，后方恢复静息电位。
3.局部电流的形成
问题10: 在兴奋传导过程中膜内外电流方向一致吗？与兴奋传导方向有什么关系呢？
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+
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+
+
+
兴奋部位
未兴奋部位
未兴奋部位
刺激
从兴奋部位传导到未兴奋部位
一、兴奋在神经纤维上的传导
3.局部电流的形成
（1）兴奋传导方向：
-
+
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+
+
兴奋部位
未兴奋部位
未兴奋部位
刺激
一、兴奋在神经纤维上的传导
3.局部电流的形成
（2）局部电流方向：
①膜外从未兴奋部位传导到兴奋部位，与兴奋传导方向相反
②膜内从兴奋部位传导到未兴奋部位，与兴奋传导方向相同
-
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+
兴奋部位
未兴奋部位
未兴奋部位
刺激
一、兴奋在神经纤维上的传导
3.局部电流的形成
（3）兴奋传导形式：
电信号（局部电流、神经冲动）
（4）兴奋传导特点：
双向传导
问题11: 以上是用蛙的坐骨神经实验，是离体生物神经纤维。那么兴奋在生物体内的反射弧上的传导是也双向传导的吗？
一、兴奋在神经纤维上的传导
兴奋在神经纤维上的传导方向解析
传导方向：_________
双向传导
（1）在离体的神经纤维上：
在中部刺激神经纤维，会形成兴奋区，而两侧临近的未兴奋区与该兴奋区都存在电位差，都可以产生电荷移动，形成局部电流，因此可以双向传导。
（2）在反射过程中：
传导方向：________
单向传导
在反射过程中，总是从感受器一端接受刺激产生兴奋然后传向另一端，再加上反射弧中的突触也决定兴奋在反射弧中的传导方向是单向的。
一、兴奋在神经纤维上的传导
问题11: 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。这个问题是如何解决的呢？
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。
离子运输
Na+进细胞，K+出细胞
1
Na+出细胞，K+进细胞
2
（钠钾泵）
协助扩散
主动运输
内负外正
K+外流
内正外负
Na+内流
课堂小结:兴奋的产生和传导
　实战训练　
1.如图所示，当神经冲动在轴突上传导时，下列叙述错误的是（ ）
A.甲区与丙区可能刚恢复为静息电位状态
B.乙区发生了Na＋内流
C.乙区与丁区间膜内局部电流的方向是从乙到丁
D.据图可判断神经冲动的传导方向是从左到右
拓展延伸:
一、膜电位的测量方法
＋
－
轴突
接膜电位记录装置
刺激
参考电极（相当于负接线柱）
记录电极（相当于正接线柱）
拓展延伸:
一、膜电位的测量方法
刺激
①a点之前
——静息电位
主要表现为K+外流，使膜电位表现为外正内负。
②ac段
——动作电位的形成
Na+大量内流，导致膜电位迅速逆转，表现为外负内正。
③ce段
——静息电位的恢复
K+大量外流，膜电位恢复为静息电位后，K+通道关闭。
拓展延伸:
二、膜电位的解读
④ef段
—— 一次兴奋完成后
钠钾泵将流入的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。
a-c：Na+内流（协助扩散）
c-e：K+外流（协助扩散）
e-f：泵出Na+，泵入K+（主动运输）
刺激
拓展延伸:
二、膜电位的解读
三、细胞外液中Na+、K+浓度变化对电位峰值的影响
(1)静息电位主要是K+的平衡电位，就是K+向胞外扩散达到平衡时的膜电位。由于此时细胞膜对Na+等离子的通透性极小，所以Na+浓度的改变不会影响静息电位。
(2)动作电位主要是Na+的平衡电位，就是Na+向胞内扩散达到平衡时的电位。由于此时细胞膜对K+等离子的通透性极小，所以K+浓度的改变不会影响动作电位。
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
浓度变化 静息电位绝对值 动作电位峰值
细胞外Na+浓度增加
细胞外Na+浓度降低
细胞外K+浓度增加
细胞外K+浓度降低
不变
不变
变小
增大
不变
不变
增大
变小
　实战训练　
2.如图是某神经纤维动作电位的模式图，下列叙述错误的是( )
A.a点时膜两侧的电位表现为外正内负
B.ac段Na＋大量内流，需要转运蛋白的协助
C.改变细胞外液中的Na＋浓度可使c点数值发生
　变化
D.ce段Na＋通道多处于开放状态，Na＋大量外流
　实战训练　
3.将一灵敏电流计电极置于蛙坐骨神经腓肠肌的神经上(如图1)，在①处给予一适宜强度的刺激，测得的电位变化如图2所示，若在②处给予同等强度的刺激，测得的电位变化是(　 　)
拓展延伸:
四、兴奋传导与电流表指针偏转问题
刺激位点 电流计指针偏转方向及次数
①刺激a点
②刺激c点（bc=cd）
③刺激bc之间的一点，
④刺激cd之间的一点
发生2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2次方向相反的偏转（因为b点先兴奋，d点后兴奋）
发生2次方向相反的偏转（因为d点先兴奋，b点后兴奋）
①先左后右
③先左后右
④先右后左
　实战训练　
4.听到上课铃声，同学们立刻走进教室，这一行为与神经调节有关。该过程中，其中一个神经元的结构及其在某时刻的电位如图所示。下列关于该过程的叙述，错误的是（ ）
A．此刻①处Na+内流，②处K+外流，且两者均不需要消耗能量
B．①处产生的动作电位沿神经纤维传播时，波幅一直稳定不变
C．②处产生的神经冲动，只能沿着神经纤维向右侧传播出去
D．若将电表的两个电极分别置于③④处，指针会发生偏转
　实战训练　
5．听毛细胞是内耳中的一种顶端具有纤毛的感觉神经细胞。声音传递到内耳中引起听毛细胞的纤毛发生偏转，使位于纤毛膜上的Na+通道打开，Na+内流而产生兴奋。兴奋通过听毛细胞底部传递到听觉神经细胞，最终到达大脑皮层产生听觉。下列说法错误的是（ ）
A．静息状态时纤毛膜外的Na+浓度低于膜内
B．纤毛膜上的Na+内流过程不消耗ATP
C．兴奋在听毛细胞上以电信号的形式传导
D．听觉的产生过程不属于反射
　实战训练　
6．部分神经兴奋传导通路的示意图如下，将电表的两极分别接在②④的膜外侧，下列叙述正确的是（ ）
A．在②给予任一强度的刺激，电表都会发生两次反向偏转且肌肉会收缩B．若在②④分别给予不同强度的刺激使其产生兴奋，则在两处测得的电位也不相同
C．细胞外液的K+和Na+浓度降低都会导致神经细胞的兴奋性下降
D．④给予一定强度的刺激，若电表只偏转一次则可证明兴奋在突触处是单向传递
　实战训练　
7．如图是缩手反射弧模式图，相关说法错误的是（ ）
A．图1中若D处于兴奋状态，则此时膜两侧电位为外负内正
B．图1中，A为感受器，D为传出神经
C．在反射弧中，兴奋在突触部位只能单向传导
D．图2是图1离体的一段，如果在电极a的左侧给予一适当刺激，电流计的指针会发生两次方向相同的偏转
　实战训练　
8．离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，它在跨膜运输物质时离不开ATP的水解。下列叙述正确的是（　　）
A．物质通过该类离子泵跨膜运输的方式属于被动运输B．神经细胞的Na+-K+泵使大量K+外流从而产生静息电位C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
　实战训练　
9．图1表示神经纤维在静息和兴奋状态下K+跨膜运输过程，甲为载体蛋白，乙为通道蛋白，该通道蛋白是横跨细胞膜的亲水性通道。图2表示兴奋在神经纤维上传导过程。下列相关叙述正确的是（ ）
A．图1M侧为神经细胞膜的内侧，N侧为神经细胞膜的外侧B．图2②处K+通道开放；④处Na+通道关闭
C．图2兴奋传导过程中，兴奋传导方向与膜外电流方向一致D．图2③处膜内为正电位，Na+浓度膜外大于膜内
　实战训练　
10.K+和Na+的通道蛋白在神经细胞形成电位时有着重要作用，兴奋性递质能使神经细胞产生动作电位，抑制性递质可产生或维持静息电位。下列叙述错误的是（ ）
A．在静息状态时，神经细胞内K+浓度高于膜外，Na+浓度低于膜外B．神经细胞在静息时膜上K+通道蛋白打开，可使膜对K+的通透性增强C．突触前膜释放兴奋性递质后，可使突触后膜上Na+通道蛋白打开D．突触后膜接受抑制性递质后，可使突触前膜上Na+通道蛋白打开
　实战训练　
11．短期记忆与脑内海马区神经元的环状联系有关，信息在环路中循环运行，使神经元活动的时间延长，相关结构如图所示，其中①②③表示相关神经元。下列叙述正确的是（ ）
A．神经元①的M处膜电位为外负内正时，膜外的Na+正流向膜内
B．神经元②兴奋后，兴奋的传导方向与膜外局部电流的方向保持一致C．神经元③在接受上一个神经元刺激产生兴奋后释放出兴奋性神经递质D．N处的神经递质与突触后膜相应受体结合后，进入膜内进一步发挥作用
　实战训练　
12．下图甲为中枢神经元之间的一种连接方式，图中各结构均正常，M和N为连接在神经元表面的电流计；图乙为某一神经元上记录到的膜电位变化。下列说法正确的是（　　）
A．图乙为刺激A处，M记录的动作电位示意图，②处的膜电位将变为外正内负B．要证明某药物只能阻断神经冲动在突触部位的传递而不能阻断神经冲动在神经纤维上的传导，刺激点应在A点，放药点应分别在B、C点
C．刺激A处，N的指针偏转两次
D．只刺激B处，若N的指针发生偏转，M的指针未发生偏转，即可证明兴奋在神经元之间的传递是单向的

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