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神经冲动的产生和传导
第一章 人体稳态维持的生理基础
问题探讨
问题探讨
1.运动员从听到发令枪响到做出起跑反应，信号的传导经过了那些结构？
1.运动员从听到发令枪响到做出起跑反应，信号的传导经过了那些结构？
2.兴奋可能以一种什么形式来传导？
神经中枢
效应器
感受器
传入神经
传出神经
问题探讨
问题探讨
意大利生理学家
伽尔瓦尼
蛙坐骨神经-腓肠肌标本
坐骨神经
腓肠肌
一、生物电的发现
在蛙的坐骨神经外侧放置两个微电极，并将它们连接到一个灵敏电流表上。
一、生物电的发现
刺激
位置
兴奋是以 的形式沿着神经纤维传导的
1.无刺激时，指针不偏转，这说明了什么？
2.给予刺激后，电位发生了怎样的变化？
一、生物电的发现
电信号
，这种电信号也叫神经冲动。
a
b
a
b
+
+
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
推测细胞质膜内外电势差？
外正内负
不受刺激：
静息状态
膜电位：静息电位
-
-
-
-
-
+
+
+
-
-
∮外 = 0
一、生物电的发现
“生物电”发生的膜学说
U内外 < 0
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
静息时的外正内负可能是哪种离子的跨膜移动引起的？如何验证？
二、静息电位
任务1.静息电位膜内外电位差和什么离子有关？
K+外流
协助扩散
K +通道
K+通道
K+外流，导致膜外为正电位，膜内为负电位。
静息时，膜对K+的通透性大，
二、静息电位
霍奇金
赫胥黎
静息时细胞膜只对 K+有通透性。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 “外正内负”的静息电位。
神经受到刺激兴奋时，细胞膜对所有离子都通透，膜两侧电位差瞬间消失形成兴奋。
如果“膜学说”成立，赫胥黎和霍奇金在刺激枪乌贼轴突后，应观察到怎样的电位变化？
三、动作电位
安静时膜内外电压差
刺激时膜内外电压差
静息电位
动作电位
内正外负
内负外正
三、动作电位
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
三、动作电位
任务2.动作电位内正外负的形成和什么离子有关？
Na+内流
协助扩散
受到刺激时，细胞膜对Na +的通透性增加，Na +内流，
膜电位表现为外负内正，称为动作电位。
轴突兴奋的时候是如何形成内正外负的？
三、动作电位
霍奇金和赫胥黎将两个电极一个接在枪乌贼膜外，一个接在膜内，在神经纤维左侧给予一个适宜强度的刺激，灵敏电流计测出膜电位变化如图，试解释为什么有这样的变化规律。
四、静息电位的恢复
Na+
内
流
A
B
C
K+
外
流
K+外流
神经纤维
未受到刺激
神经纤维
受到刺激
神经纤维
受刺激后恢复
从物质(细胞内外离子含量)的角度分析
以上步骤能否形成闭环？
K+
Na+
Na+
如何维持细胞膜内外Na+和K+浓度？
这些过程消耗能量吗？我们如何进行验证？
Na+
K+
K+
K+
如何维持细胞膜内外Na+和K+浓度？
Na+
内
流
A
B
C
K+
外
流
K+外流
钠钾泵活跃
a段—— 电位，外正内负，此时 通道开放，该离子 流。
b点—— 电位形成过程中， 通道开放，该离子 流。
bc段—— 电位， 通道继续开放。
cd段—— 电位恢复形成， 离子 流
de段—— 电位。(钠钾泵将流入的Na＋泵出，流出K＋泵入）
静息
K＋
动作
Na＋
外
内
动作
Na＋
静息
外
静息
主动运输
K+
去极化
复极化
超极化
极化
小结
1.一种感受器或细胞对不同刺激的敏感度都一样(　　)
2.产生动作电位是多数细胞受到刺激产生兴奋时的共同表现(　　)
3.Na＋和K＋进出细胞的变化是动作电位产生的基础(　　)
4.“极化”和“复极化”产生的原因是K＋内流，“去极化”产生的原因是Na＋外流(　　)
巩固练习
×
√
√
×
巩固练习
5.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
环境中Na+含量减少有何影响？
为探究神经元动作电位与海水中钠离子浓度的关系,研究人员测定了正常海水和低钠海水中神经元受到刺激后的电位变化,结果如图。
请解释原因
动作电位-Na+的浓度差；减小膜外Na+浓度,Na+内流减少；
动作电位的峰值变小
五、细胞外液中离子浓度改变对电位的影响
静息电位 动作电位峰值
Na＋增加 不变 增大
Na＋降低 不变 变小
K＋增加 变小 不变
K＋降低 增大 不变
五、细胞外液中离子浓度改变对电位的影响
(多选) 在任氏液中培养蛙的坐骨神经腓肠肌标本，
实验一:在任氏液中加入四乙胺(一种阻遏钾离子通道的麻醉药物)；
实验二:降低任氏液中钠离子浓度，其他条件不变。
两实验均测定动作电位的发生情况。下列叙述正确的是(　　)
A．实验一获得的动作电位，从c到d速度减慢
B．实验一中，膜内外两侧的带电情况始终不变
C．实验二获得的动作电位，c点膜电位会降低
D．实验二中，有可能检测不到动作电位产生
ACD
巩固练习
电位情况 形成机理
K+外流
钾通道关闭滞后
钠钾泵活跃
去极化
复极化
超极化
极化
Na+内流
K+外流
外正内负
静息电位
小于
静息电位
恢复静息电位
外负内正
形成动作电位
极化
超极化
去极化
复极化
拓展补充
Na+内流
电压门控钠通道
钾漏通道
内向整流的钠通道
电压门控钾通道
膜外:未兴奋部位 兴奋部位
膜内:兴奋部位 未兴奋部位
由于电位差发生电荷移动形成局部电流
兴奋部位
未兴奋部位
+ + + + + + + + + + - - - - + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + - - - - + + + + + + + + + + +
- - - - - - - - - - - - - -+ + + + - - - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - - -+ + + + - - - - - - - - - - - - - -
未兴奋部位
兴奋的传导方向与 电流的方向一致
膜内
兴奋在神经纤维(离体)上的传导特点：
如何验证？
兴奋如何向未兴奋部位传导？
六、动作电位以电信号在神经纤维上传导
双向传导
实验材料：蛙的坐骨神经腓肠肌标本和灵敏电流计
六、动作电位以电信号在神经纤维上传导
任务3.设计方案验证兴奋在离体的神经纤维上双向传导
画出刺激位置、电流表的连接位置，并预测电流表的偏转情况
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
a
b
c
e
d
刺激a：
a→b→c→d→e
偏转两次(反向)
兴奋传导方向
电表指针偏转情况
刺激c：
(bc=ce)
c → b→a
c→d→e
b,d同时兴奋，不偏转
刺激d：
d→e
d→c→b→a
六、动作电位以电信号在神经纤维上传导
电表指针偏转
偏转两次(反向)
六、动作电位以电信号在神经纤维上传导
根据某时刻的局部电流，判断兴奋产生的部位
六、动作电位以电信号在神经纤维上传导
根据某时刻的局部电流，判断兴奋产生的部位
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
D
电表两极-神经纤维膜的外侧，
给予一个适宜强度的刺激，
画出膜电位的变化？
六、动作电位以电信号在神经纤维上传导
膜电位的曲线分析
电表两极-神经纤维内外两侧：
静息时: 外正内负
电位差
局部电流
产生
刺激部位: 外负内正
兴奋向前传导
导致
形成
刺激
六、动作电位以电信号在神经纤维上传导
神经鞘的绝缘性，跳跃式传导
六、动作电位以电信号在神经纤维上传导
1.神经纤维上动作电位的传导方向与膜内局部电流的方向相同(　　)
2.动作电位在有髓神经纤维上比在无髓神经纤维上传导的慢(　　)
3.有髓神经纤维上的动作电位不能在节间区产生，只能在郎飞结处产生(　　)
巩固练习
×
√
√
4.下图为有髓神经纤维的局部，下列叙述正确的是(　　)
A．c区域处于兴奋状态时，膜内有阴离子存在
B．e区域处于静息状态时，膜对Na＋的通透性较大
C．b和d区域不能产生动作电位
D．局部电流在轴突内的传导方向为c→a和c→e
ACD
外正内负
K+外流
外负内正
Na+内流
绝缘性
生理完整性
双向传导
相对不疲劳性
电信号
（局部电流、神经冲动）
小结
(多选)．以新鲜的蛙坐骨神经腓肠肌为标本，刺激神经纤维产生动作电位及恢复静息电位的过程中，由于钠、钾离子的流动而产生的跨膜电流如下图所示(内向电流是指阳离子由细胞质膜外向膜内流动，外向电流则相反)。下列有关叙述错误的是(　　)
A．增大刺激强度，c点对应的动作电位值不变
B．bd时间段内发生钾离子的外流
C．d点达到静息电位的最大值
D．ac段钠离子进入细胞和ce段钾离子流出细胞的方式不同
BCD

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