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第3节 神经冲动的产生和传导
第二章 神经调节
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？
2.短跑比赛规则中关于“抢跑”规定的科学依据是什么？
耳蜗（感受器）→传入神经（听觉神经）→神经中枢（大脑皮层）→传出神经→效应器（传出神经末梢及其支配的肌肉）。
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
兴奋在神经元之间的传递
1.兴奋如何在神经纤维上传导？
2.兴奋如何在神经元之间传递？
兴奋是指动物体或人体内的某些细胞或组织（如神经组织）感受外界刺激后，由相对静止状态变为显著活跃状态的过程。
一、兴奋在神经纤维上的传导
1820年电流计应用于生物电研究，在蛙坐骨神经外侧连接两个电极。刺激蛙神经一侧，同时记录电流大小和方向。
一
1. 蛙坐骨神经表面电位差实验
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，靠近刺激端的电极处（a处）先变为 电位，接着 。
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
电表共发生了两次方向相反的偏转
实验证明：兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导。
这种电信号也叫神经冲动。
一、兴奋在神经纤维上的传导
2. 神经冲动产生的原理
（1）静息电位
①将电表两极同时接入神经纤维的外侧，电表不偏转，能否说明神经纤维外侧是正电位，内侧为负电位？
思考：
②如何利用电表快速证明神经纤维外侧为正电位，内侧为负电位？
一、兴奋在神经纤维上的传导
2. 神经冲动产生的原理
（1）静息电位
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
神经细胞外的Na+浓度比膜内要高，K+浓度比膜内低。
神经细胞Na+、K+分布特点
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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+
-
-
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+
+
+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
静息时，细胞膜主要对K +有通透性，即K +通道开放，K +外流，膜电位表现为内负外正，称为静息电位。
K+
K+
K+
Na+
（1）静息电位
思考：K+外流的跨膜运输方式是 。
协助扩散
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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+
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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， 膜电位表现为内正外负，称为动作电位，并与相邻部位产生电位差。
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
（2）动作电位
思考：Na+内流的跨膜运输方式是 。
协助扩散
+ + + + + + + + + + - - - - + + + + + + + + + + +
- - - - - - - - - - - - - -+ + + + - - - - - - - - - - - - - -
+ + + + + + + + + + - - - - + + + + + + + + + + +
- - - - - - - - - - - - - -+ + + + - - - - - - - - - - - - - -
兴奋部位与未兴奋部位之间由于 发生电荷移动形成 。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。
兴奋部位
未兴奋部位
未兴奋部位
刺 激
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
电位差
局部电流
（3）局部电流
+ + + + + + + + + + - - - - + + + + + + + + + + +
- - - - - - - - - - - - - -+ + + + - - - - - - - - - - - - - -
+ + + + + + + + + + - - - - + + + + + + + + + + +
- - - - - - - - - - - - - -+ + + + - - - - - - - - - - - - - -
兴奋部位
未兴奋部位
未兴奋部位
刺 激
注意：在生物体内，通常兴奋来自感受器，因此兴奋在生物体内的反射弧上的传导是单向传导。
离体状态——兴奋在神经纤维上双向传导。
传导特点：
-
+
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
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-
Na+
（3）局部电流
小结：
-
+
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-
+
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+
+
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Na+
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+
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-
Na+
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+
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+
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-
-
-
-
-
-
+
+
+
-
Na+
静息状态
未兴奋部位
兴奋状态
兴奋部位
刺激
K+外流
Na+内流
静息电位
(外正内负)
动作电位
(外负内正)
局部电流
未兴奋部位
刺激
Na+内流
一、兴奋在神经纤维上的传导
思考：
静息状态时，K+不断外流；兴奋状态时，Na+大量内流；如何保证神经细胞胞内高钾，胞内高钠？
一、兴奋在神经纤维上的传导
3. 膜电位曲线解读
刺激
①a点之前
——静息电位
主要表现为K+外流,
使膜电位表现为内负外正。
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。
一、兴奋在神经纤维上的传导
刺激
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)
一、兴奋在神经纤维上的传导
改变细胞外液中Na＋、K＋浓度对膜电位的影响
溶液中离子浓度变化 静息电位变化 动作电位变化
适当降低溶液中Na+浓度
适当增加溶液中Na+浓度
适当降低溶液中K+浓度
适当增加溶液中K+浓度
不变
峰值下降
不变
峰值上升
（绝对值）上升
不变
不变
（绝对值）下降
①静息电位是K+的平衡电位，细胞外K+浓度上升后，细胞内K+向外扩散减少，从而引起静息电位（绝对值）变小。
②动作电位的峰值是Na+的平衡电位。当细胞外Na+浓度上升后，向细胞内的扩散量增加，从而使动作电位的峰值变大。
一、兴奋在神经纤维上的传导
4. 膜电位的测量方法
方法 图解 结果
电表两极均置于 神经纤维膜的外侧
测量动作电位，起点为0。
一、兴奋在神经纤维上的传导
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
可测量静息电位，起点不为0。
一、兴奋在神经纤维上的传导
练一练：图甲为某一种神经纤维示意图，将一电流表的a、b两极置于
膜外，在X处给予适宜刺激，测得电位变化如图乙。
下列说法不正确的是（ ）
A.静息时，可测得a、b两处的电位相等
B.t1～t2、t3～t4电位的变化分别是Na＋内
流和K＋外流造成的
C.兴奋传导过程中，a、b间膜内电流的
方向为a→b
D.兴奋从a点到b点的传导过程消耗能量
B
一、兴奋在神经纤维上的传导
练一练：细胞外液中K＋浓度会影响神经纤维静息电位的大小，细胞外液中Na＋浓度会影响受到刺激时神经纤维膜电位的变化幅度和速率。分别给予两组枪乌贼离体神经纤维相同的适宜刺激，分别测量、记录枪乌贼离体神经纤维的电位变化结果(如图所示)。依据结果推测神经纤维所处的环境可能是( )
A.甲在高Na＋海水中，乙在高K＋海水中
B.甲在高Na＋海水中，乙在低K＋海水中
C.甲在正常海水中，乙在低Na＋海水中
D.甲在正常海水中，乙在低K＋海水中
C
二、兴奋在神经元之间的传递
①在完成一个反射的过程中,兴奋要经过多个神经元。
②一般情况下,相邻的两个神经元并不是直接接触的。
上一个神经元
下一个神经元
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
二、兴奋在神经元之间的传递
1. 突触小体
神经元的轴突末梢经过多次分枝，最后每个小枝末端膨大，呈杯状或球状，叫作突触小体。
突触小体
二、兴奋在神经元之间的传递
2. 突触
突触前膜
突触后膜
突触
突触小泡
线粒体
神经递质受体
神经递质
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，完成神经元之间的兴奋传递。
为神经递质的合成和释放提供能量
其形成与高尔基体有关
本质为糖蛋白
突触间隙
二、兴奋在神经元之间的传递
3. 常见突触类型
轴突—胞体
轴突—树突
②轴突——树突
①轴突——胞体
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。
二、兴奋在神经元之间的传递
3. 兴奋在神经元之间的传递过程
①兴奋到达突触前膜所在的 ，引起 向 移动并释放
；（以 形式释放）
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
胞吐
二、兴奋在神经元之间的传递
4. 兴奋在神经元之间的传递特点
（1）单向传递
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）传递速度比在神经纤维上慢
突触处的兴奋传递需要通过化学信号的转换。
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
二、兴奋在神经元之间的传递
5. 神经递质
突触小泡
神经递质
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。
①兴奋性递质
一般为乙酰胆碱、谷氨酸、多巴胺、去甲肾上腺素等
该类递质作用于突触后膜后，增强突触后膜对阳离子（如Na＋）通透性，使阳离子内流，从而使突触后膜产生动作电位，即引起下一神经元发生兴奋。
（1）种类
二、兴奋在神经元之间的传递
②抑制性递质
（一般为甘氨酸、γ-氨基丁酸、5-羟色氨等）
该类递质作用于突触后膜后，增强突触后膜对阴离子如（Cl－）的通透性，使阴离子内流，强化静息电位，从而使神经元难以产生兴奋。
（2）本质
小分子化合物（属于内环境）
（3）作用
引起下一个神经元兴奋或抑制
二、兴奋在神经元之间的传递
神经递质与受体结合后，神经递质会与受体开，并迅速被降解或回收进细胞，以免持续发挥作用。
①被相应的酶降解
②被突触前膜回收
（4）释放方式
胞吐
消耗能量，体现生物膜的流动性
（5）去向
突触间隙内的液体属于组织液，是内环境的成分。
神经递质在突触间隙中以扩散的形式抵达突触后膜。
二、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 兴奋在神经元间的传递
结构基础 神经元(神经纤维) 突触
信号形式 (或变化)
速度
方向
电信号
电信号→化学信号→电信号
快
慢
可以双向
单向传递
二、兴奋在神经元之间的传递
二、兴奋在神经元之间的传递
练习：
(1)突触小泡中的神经递质释放到突触间隙的过程属于胞吐(　　)
(2)突触由突触小体、突触间隙、突触后膜组成(　　)
(3)神经递质通过胞吐作用释放，因此神经递质是大分子有机物(　 )
(4)神经递质由突触前膜释放，以及通过突触间隙都消耗能量(　　)
(5)神经递质作用于突触后膜上，就会使下一个神经元兴奋(　　)
√
×
×
×
×
去甲肾上腺素作为一种神经递质,能促进胰岛A细胞的分泌，但抑制胰岛B细胞的分泌，从细胞结构分析，原因是什么
胰岛A细胞、胰岛B细胞与去甲肾上腺素结合的受体不同。
思考：
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
1. 兴奋剂、毒品的作用机理
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
①影响神经递质的合成和释放
②影响神经递质与受体的结合
③影响神经递质的清除
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
①影响神经递质的合成和释放
血浆Ca2+浓度变化及突触小体对Ca2+的通透性变化会影响神经递质的释放。
肉毒杆菌毒素特异性的与Ca2+通道结合，阻止Ca2+内流，影响突触前膜释放神经递质，使后膜不能产生兴奋，面部表情肌不能收缩形成皱纹，因此，肉毒杆菌毒素被用于美容除皱。
当兴奋传导突触小体时，引起Ca2+通道开放，Ca2+内流，Ca2+会促进突触小泡向突触前膜移动，促进神经递质的释放。
Ca2+
Ca2+
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
②影响神经递质与受体的结合
如筒箭毒、α-银环蛇毒等可阻断突触后膜上的乙酰胆碱受体，
从而使肌肉松弛。如重症肌无力。
重症肌无力病人的神经与肌肉接头(结构类似于突触)处的乙酰胆碱受体被当作抗原而受到攻击，使该受体失去功能。
③影响神经递质的清除
有机磷农药等可抑制乙酰胆碱酯酶的活性，阻碍乙酰胆碱的水解，使其持续发挥作用，从而引起肌肉僵直。
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
练习：
1.乙酰胆碱可作为兴奋性神经递质，其合成与释放见示意图。据图回答问题：
（1）图中A-C表示乙酰胆碱，在其合成时，能循环利用的物质是____(填“A”“C”或“E”)。除乙酰胆碱外，生物体内的多巴胺和一氧化氮_____(填“能“或”不能“)作为神经递质。
（2）当兴奋传到神经末梢时，图中突触小泡内的
A-C通过_______这一跨膜运输方式释放到
，再到达突出后膜。
（3）若由于某种原因使D酶失活，则突触后神经元会表现为持续 。
C
能
胞吐
突触间隙
兴奋
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
2.下图表示γ-氨基丁酸和某种局部麻醉药在兴奋传递过程中的作用。此种局部麻醉药单独使用时不能通过细胞膜，与辣椒素同时注射才会发生效果。
请回答：
（1）由图1可知，γ-氨基丁酸可引起突触后膜 开放，突触后膜两侧
电位差__________（增大/不变/减小），突触后膜 （兴奋/抑制）；
（2）由图2可知，某局部麻醉药与辣椒素同时使用时，可阻断突触后膜____________开放，突触后膜两侧电位差________（增大/不变/减小）。
（3）γ-氨基丁酸与某局部麻醉药的作用机理__________（相同/不同）。
增大
Cl-通道
抑制
Na+通道
不变
不同
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
2. 常见的兴奋剂与毒品
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
(1)概念
(2)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。
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
③可卡因
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
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
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
①可卡因能干扰__________的作用，导致_________异常，还会抑制__________的功能；
可卡因的其他危害
交感神经
心脏功能
免疫系统
②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；
心理依赖性
触幻觉
嗅幻觉
虫行蚁走感
③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；
抑郁
焦虑
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
3. 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
思维训练
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？”为了回答这一问题，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；刺激该神经，A心脏的跳动情况；从A心脏的营养液中取一些液体注入B心脏的营养液中（如右图）B心脏跳动情况。
A
B
三、滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
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。

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