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问题探讨
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
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（听觉神经）、神经中枢（大脑皮层－脊髓）、传出神经、效应器（传出神经末梢及其支配的肌肉）。
2．短跑比赛规则关于“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。
神经中枢
中枢神经系统
外周神经系统
效应器
感受器
传入神经
传出神经
江西生物组 东东老师
学习目标：
1．阐明兴奋在神经纤维上的产生及传导机制。
2．说明突触传递的过程及特点。
3．说明滥用兴奋剂、吸食毒品的危害，自觉拒绝毒品并向他人宣传毒品的危害。
第2章 神经调节
第3节 神经冲动的产生和传导
01
兴奋在神经纤维上的传导
意大利
医生、生理学家
伽尔瓦尼（L.Galvani）
蛙坐骨神经-腓肠肌标本
两种金属导体在蛙的肌肉和神经之间建立回路，肌肉会收缩；使用蛙坐骨神经-腓肠肌标本进行“无金属收缩实验”，验证生物存在电信号。
坐骨神经
腓肠肌
01
兴奋在神经纤维上以电信号传导
刺激
a
b
+
+
①
②
③
a
b
-
+
a
b
+
-
a
b
+
+
④
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）。（教材P27）
思 考
电信号是如何产生的？
“生物电”发生的膜学说
01
兴奋在神经纤维上以电信号传导
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
思考：静息时膜内外离子浓度差形成的原因？
01
兴奋在神经纤维上以电信号传导
K +通道
Na-K 泵
“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。
插入枪乌贼轴突的微电极
赫胥黎、霍奇金确认静息电位实验装置图
0 mV
-45 mV
电极刺穿细胞膜前
电极刺穿细胞膜后
霍奇金
Alan Hodgkin
赫胥黎
Andrew Huxley
霍奇金和赫胥黎记录枪乌贼动作电位
兴奋的形成依赖于Na+内流和K +外流。
动作电位发生时细胞膜内电位迅速升高由Na+内流决定。
Na+由细胞外向细胞内的大量内流决定细胞膜内的电位变化，并导致膜内电位为正。
动作电位恢复为静息电位时， K +外流具有关键作用。
霍奇金
Alan Hodgkin
赫胥黎
Andrew Huxley
埃克尔斯
John Eccles
1963年因在动作电位发生机制得诺贝尔生理学与医学奖
霍奇金-赫胥黎方程
动作电位：受阈（上）刺激时，膜对Na +通透性增加，Na+通道开放，Na+内流，使兴奋部位膜内阳离子多于膜外侧， 膜电位为外负内正，即动作电位，并与相邻部位产生电位差。
静息电位：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。
Na+
++++++++++
----------
----------
++++++++++
++++++
+++++
-----
----------
-----
-----
------
----------
++++++
++++++++++
++++++++++
+++++
-----
-----
++++
++++
兴奋部位
未兴奋部位
未兴奋部位
刺激
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。
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
兴奋在离体神经纤维上的双向传导
局部电流方向
膜外：未兴奋部位→兴奋部位
膜内：兴奋部位→未兴奋部位
++++++++++
----------
----------
++++++++++
刺激
--++++++++
--++++++++
++--------
++--------
+++--+++++
+++--+++++
---++-----
---++-----
++++++--++
++++++--++
------++--
------++--
形成原因
电位表现
静息电位
静息时，膜主要对K+有通透性，造成K+外流（协助扩散）
外正内负
形成原因
电位表现
动作电位
细胞膜对Na+的通透性增加，造成Na+内流
内正外负
兴奋部位与未兴奋部位存在电位差而发生电荷移动，形成局部电流。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，导致未兴奋部位与还未兴奋部位间产生电位差而形成局部电流，如此进行下去，将兴奋向前传导，后方已兴奋部位又恢复为静息电位。
传导与恢复
兴奋在反射弧的神经纤维上的单向传导
注意：生物体内的兴奋通常来自感受器。因此，兴奋在生物体内的反射弧上的传导是单向传导。
01
兴奋在神经纤维上以电信号传导
髓鞘的绝缘性使兴奋传导跳跃式传导，加快传导速度
生理完整性
相对不疲劳性
跨膜电位（静息电位和动作电位）
刺激时膜内外电压差
安静时膜内外电压差
-70
02
兴奋在神经元之间的传递
思考：兴奋在神经元之间如何传递呢？
轴突末梢经多次分支，末端膨大呈杯状或球状，称为突触小体。它与其他神经元的胞体或树突接近，共同形成突触。运动神经元的突触小体与肌肉/腺体细胞接近，共同形成突触。
神经元与肌肉细胞或某些腺体细胞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。
02
兴奋在神经元之间的传递
递质只从突触前膜胞吐，经扩散通过突触间隙，与突触后膜上的受体结合，形成递质-受体复合物，从而改变突触后膜对离子的通透性，引发突触后膜电位变化。随后，神经递质会与受体分开，并迅速被降解或被回收至突触前神经元并贮存于囊泡，以免持续发挥作用。
神经递质受体
兴奋性递质：Ach（乙酰胆碱）、5-羟色胺、多巴胺、天冬氨酸、谷氨酸等使突触后膜兴奋（Na+内流）
抑制性递质：GABA（γ-氨基丁酸）、甘氨酸等使突触后膜抑制（Cl-内流）
02
兴奋在神经元之间的传递
兴奋在神经元之间传递的过程
①单向传递：由于神经递质只存在于突触小泡中，只能由突触前膜释放，扩散过突触间隙，作用于突触后膜的相应受体，因此神经元之间的兴奋传递只能是单方向的。
②突触延搁（传递速度较慢）：由于突触处的兴奋传递需要通过化学信号的转换，因此兴奋传递速度比在神经纤维上要慢。
③对内环境变化敏感：突触间隙是组织液，属于内环境，内环境成分和理化性质会影响兴奋传递。
02
兴奋在神经元之间的传递
结果：使膜内外的电位差变得更大，突触后膜更难产生动作电位。
抑制性突触后电位的产生机制
电位变化示意图
产生机制
突触前神经元轴突末梢兴奋，引起突触小泡释放抑制性递质，抑制性递质与后膜受体结合后，提高了后膜对Cl-、K+的通透性，Cl-进细胞或K+出细胞（抑制性突触后电位产生，主要与Cl-内流有关）
小积累
02
兴奋在神经元之间的传递
抑制性突触后电位的产生机制
小积累
03
滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
分析滥用兴奋剂和吸食毒品的危害
思考·讨论
在一些重大体育项目比赛中，少数运动员为了提高成绩，铤而走险，违反“公平竞争”原则，违规服用兴奋剂。一旦查出，该运动员将面临禁赛、处罚金等处罚，而且还会受到谴责。可卡因既是一种兴奋剂，也是一种毒品，它会影响大脑中与愉悦传递有关的神经元，这些神经元利用多巴胺来传递愉悦感。在正常情况下，多巴胺发挥作用后会被突触前膜上的转运蛋白从突触间隙回收。吸食可卡因后，可卡因会使转运蛋白失去回收多巴胺的功能，于是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。当可卡因药效失去后，由于多巴胺受体已减少，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维持这些神经元的活动，于是形成恶性循环，毒瘾难戒。另外，可卡因能干扰交感神经的作用，导致心脏功能异常，还会抑制免疫系统的功能。吸食可卡因者可产生心理依赖性，长期吸食易产生触幻觉与嗅幻觉，最典型的是有皮下虫行蚁走感，奇痒难忍，造成严重抓伤甚至断肢自残、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，可出现抑郁、隹虑、失望、疲惫、失眠、厌食等症状。
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事例吗？ 你认为吸毒会对个人、家庭和社会造成哪些危害？
可卡因会与突触前膜上的多巴胺转运蛋白结合，使多巴胺转运蛋白失去回收多巴胺的功能。多巴胺是一种会使大脑产生愉悦感的神经递质，正常情况下发挥作用后会被多巴胺转运蛋白回收。多巴胺在突触间隙持续发挥作用会导致突触后膜多巴胺受体减少。当可卡因失效后由于多巴胺受体已减少，机体正常的神经活动受到影响，服药者就必须通过服用可卡因维持这些神经元的活动。
主要毒品还有鸦片、海洛因、甲基苯丙胺（ 冰毒） 、吗啡、大麻等， 如果有人劝吸食毒品，拒绝的方式可以是说明毒品对身心健康以及社会的危害，并指出吸食毒品是违法行为
1．兴奋剂
原指 的药物，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！
2．毒品
鸦片、海洛因、甲基苯丙胺(冰毒)、吗啡、大麻、可卡因以及国家规定管制的其他能够使人形成瘾癖的麻醉药品和精神药品
03
滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
1）鸦片、吗啡等阿片类毒品：
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。
2）冰毒 、摇头丸新型毒品：
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。
罂粟果实
伪装成曲奇饼干
和邮票的毒品
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
就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
可卡因成瘾机制
滥用兴奋剂、吸食毒品的危害——可卡因
可卡因既是 也是 ；它会影响大脑中与 有关的神经元，这些神经元利用递质 来传递愉悦感。
兴奋剂
毒品
愉快传递
多巴胺
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，是我们每个人应尽责任和义务。
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
可卡因的其他危害
吸毒致死者病变的脑组织和心脏
防控毒品的严峻形势
毒品注射流行地图
颜色越深毒品流行越严重
大麻使用率地图
颜色越深大麻使用率越高
A
B
提出问题：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？
已知副交感神经会减缓心脏跳动速率，A组留副交感神经，B组去除。刺激A组副交感神经使A心脏心跳减慢，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。
分析问题：通过营养液传递，且实验中无导电装置
得出结论：传递的是化学信号
即神经递质
总结：
神经元之间传递信息的是神经递质
思维训练
？
05
随堂练习
小积累
电流计的偏转次数的判断
1．静息电位和动作电位的电流计偏转次数的判断
静息电位
灵敏电流计的两极都与神经纤维膜外侧连接（如图2），指针不发生偏转
灵敏电流计一极与神经纤维膜外侧连接，另一极与膜内侧连接（如图1），指针发生一次偏转
1．静息电位和动作电位的电流计偏转次数的判断
动作电位
刺激
a
b
+
+
①
②
③
a
b
-
+
a
b
+
-
a
b
+
+
④
灵敏电流计两极都连接在神经纤维膜外侧， 可观察到指针发生两次方向相反的偏转。过程如图所示， 其中“ ” 为动作电位
05
随堂练习
小积累
电流计的偏转次数的判断
2．同一神经元及神经元之间的电流计偏转次数的判断
刺激1
a
b
c
d
bc=cd
刺激2
刺激1：刺激a点，b点先兴奋，d点后兴奋，电流计发生两次方向相反的偏转。
刺激2：刺激c点，由于bc=cd，b点和d点同时兴奋，电流计不发生偏转。
05
随堂练习
小积累
电流计的偏转次数的判断
刺激3
刺激3
刺激3：电流表正极接c点膜内，负极接c点膜外，同时阈刺激b、d点，电流表是否偏转？
bc=cd，兴奋同时传导到c点两边，但c点Na+通道由于无电位差不打开，故电流表不偏转。
05
随堂练习
小积累
电流计的偏转次数的判断
2．同一神经元及神经元之间的电流计偏转次数的判断
1．有些地方的人们有食用草乌炖肉的习惯，但草乌中含有乌头碱，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．阻遏钠离子通道开放的药物可以缓解乌头碱中毒症状
练习与应用
一、概念检测
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，则该药物可以（ ）
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
C
A
二、拓展应用
练习与应用
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+浓度的降低而降低。
（1）请对上述实验现象作出解释。
（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？
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120 km/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？
静息电位与神经元内K+外流相关而与Na+无关，故神经元轴突外Na+浓度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。
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。
在行车过程中，发现危险进行紧急处置，实际上需要经过一个复杂的反射过程。视觉器官等接受信号并将信号传至大脑皮层作出综合的分析与处理，最后作出应急的反应，要经过兴奋在神经纤维上的传导以及多次突触传递，因此从发现危险到作出反应需要一定的时间。车速过快或车距过小，就缺少足够的时间来完成反应的过程。此外，酒精会对神经系统产生麻痹，使神经系统的反应减缓，所以酒后要禁止驾驶机动车。遇到酒后还想开车的人，需告诫：酒后不开车，开车不喝酒；酒驾、醉驾是违法行为。
课后作业
1．构建本节概念图，概述兴奋传导与传递
2．训练课本和练习册相应内容
3．预习第2章第4节神经系统的分级调节

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