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(共32张PPT)
第一课时兴奋在神经纤维上的传导
第3节神经冲动的产生和传导
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。
情境导入
思考讨论：
（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
大脑听觉中枢
传出神经
效应器
0.1s
兴奋在反射弧上如何传导的呢？
神经元之间
效应器
感受器
神经纤维
兴奋在神经纤维上是以什么形式传导的呢？
兴奋在神经纤维上的传导
一
兴奋在神经元之间的传递
二
生物科学史——生物电的发现
坐骨神经
腓肠肌
意大利
医生、生理学家
伽尔瓦尼
（L.Galvani）
1786年，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。
伽尔瓦尼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“生物电”。
资料一：
一 兴奋在神经纤维上的传导
刺激
蛙的坐骨神经
电流表
受到刺激，电流表的指针发生了怎样的变化呢？
资料2：1820年电流表应用于生物电研究。在蛙神经外侧连接两个电极。随后，刺激蛙神经一侧，并在刺激的同时记录电流表的电流大小和方向。
一 兴奋在神经纤维上的传导
兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的，这种电信号也叫做神经冲动。
a
b
（2）
a
b
（3）
a
b
（1）
+
+
-
+
+
-
a
b
（4）
+
+
a
b
+
+
电流表偏转了几次
1、神经表面电位差实验
①静息时,电表没有测出电位变化,说明神经表面各处电位 。
相等
②在图示神经的左侧一端给予刺激时，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
两次方向相反的偏转
神经冲动在单个神经元的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
枪乌贼的巨大神经纤维直径可达1mm，是研究生物电的理想材料。
兴奋的实质是电流，电流是如何产生的？
产生电流要求有电位差，所以需要测量神经细胞膜的电位变化。
一 兴奋在神经纤维上的传导
①微电极直径很细，且中空，内部充满生理盐水，在维持神经元轴突原有生物活性的前提下能够有很好的导电性，便于后续的实验探究。
②将枪乌贼的神经元轴突浸入盛有生理盐水的水槽。将其中一个电极刺入细胞膜，而另一个电极留在细胞膜外，并将两个电极联通，监测电位变化。
实验发现：在微电极刺穿枪乌贼轴突细胞膜前，两个电极之间没有电位差异；但该电极刺穿细胞膜后，两个电极之间出现了-70 mV的电位差异，说明枪乌贼轴突细胞膜内电位低于膜外电位。确认了内-外+的静息电位。
一 兴奋在神经纤维上的传导
资料：静息时细胞内外离子浓度
主要离子 离子浓度（mol/L） 膜内与膜外离子比例 膜对离子通透性
膜内 膜外 Na+ 14 142 1:10 通透性很小
K+ 155 5 31:1 通透性很大
A-(蛋白质) 60 15 4:1 无通透性
K+高
K+低
1.依据资料，提出合理假设来解释静息时膜内电位比膜外低（外正内负）这一现象。
K+外流
2. 如假设成立，K+是以何种方式流向膜外的？K+外流的动力是什么？
协助扩散。K+外流的动力则是细胞膜内外的K+浓度差。后来科学家分离出了膜上的这种转运蛋白，称作K+通道蛋白。
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
内负外正
K+外流
1.静息电位产生机制
一 兴奋在神经纤维上的传导
1. 静息电位
未受刺激时，神经纤维处于____状态，此时神经细胞外的Na+浓度比膜内要___，K+浓度比膜内___，而神经细胞膜对不同离子的_______各不相同：静息时，膜主要对___有通透性，造成______，使膜外阳离子浓度___于膜内。由于细胞膜内外这种特异的离子分布特点，细胞膜两侧的电位表现为________，这称为________；
静息
高
低
通透性
K+
K+外流
高
外正内负
静息电位
外正内负
K+外流（协助扩散）
细胞膜主要对K+有通透性
静息电位：
电位：
机理：
物质基础：
1.静息电位产生机制
+++++++++++++++++++++++
+++++++++++++++++++++++
K+的浓度高20倍
Na+的浓度高10倍
K+
汉水丑生侯伟作品
汉水丑生侯伟作品
汉水丑生侯伟作品
1、静息电位产生的离子基础
K+能否一直扩散出去，最终实现膜两侧K+浓度相同那？
K+外流后，神经细胞内外K+浓度差会变小，K+外流的动力减小。另外由于K+外流，使细胞内外电位差加大，向内的电场力会阻止K+外流。当向外的化学驱动力（K+浓度差）和向内的电场驱动力达到平衡时，K+停止外流，此时膜内外的电位稳定在－70mV。
轴突
接膜电位记录装置
一 兴奋在神经纤维上的传导
刺激
2、动作电位产生的离子基础
①神经纤维受刺激后，示波器上显示的数字由－70 mV逐渐减小到0，并出现+35 mV，这说明膜内外的电位发生了什么变化？
发生反转，膜内电位高于膜外，记做内正外负
②结合膜外Na+浓度远高于膜内这一事实，如何解释膜电位由－70 mV逐渐减小到0，并出现+35 mV这一现象？
是由Na+协助扩散内流引起的
刺激
K+
Na+
K通道
Na通道
膜外
膜内
外负内正
Na+内流
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、动作电位产生的离子基础
适宜刺激
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-
Na+
兴奋产生
外负内正
Na+内流（协助扩散）
细胞膜主要对Na+有通透性
动作电位：
机理：
物质基础：
电位：
2、动作电位产生的离子基础
一 兴奋在神经纤维上的传导
静息电位，K+通道开放，K+通过协助扩散外流，不耗能
刺激
动作电位，Na+通道打开，Na+通过协助扩散内流，不耗能
该峰值高低与神经细胞内外Na+浓度差有关
恢复静息电位，Na+通道关闭，K+通道打开，K+通过协助扩散外流，不耗能
一 兴奋在神经纤维上的传导
①AB段，神经细胞静息时，K+通道开放，K+外流，膜两侧的电位表现为外正内负；
②BC段，神经细胞受刺激时，受刺激部位的膜上Na+通道打开，Na+大量内流，膜内外的电位出现反转，表现为外负内正；
③CD段，Na+通道关闭，K+通道打开，K+大量外流，膜电位恢复为静息电位后，门控的K+通道关闭；
④一次兴奋完成后，钠钾泵通过主动运输将细胞内的Na+泵出，将细胞外的K+泵入，以维持细胞内K+浓度高和细胞外Na+浓度高的状态，为下一次兴奋做好准备。
一 兴奋在神经纤维上的传导
K+高
K+低
Na+低
Na+高
K+高
K+低
思考：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。这个问题如何解决呢？
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。人体处于静息状态时，细胞25%的ATP被钠钾泵消耗掉，神经细胞70%的ATP被钠钾泵消耗掉。
Na+内流，K+外流：协助扩散
Na+出细胞，K+进细胞：主动运输（钠钾泵）
兴奋产生和传导中Na+、K+的运输方式：
静息电位，K+通道开放，K+通过协助扩散外流，不耗能
刺激
动作电位，Na+通道打开，Na+通过协助扩散内流，不耗能
该峰值高低与神经细胞内外Na+浓度差有关
恢复静息电位，Na+通道关闭，K+通道打开，K+通过协助扩散外流，不耗能
一 兴奋在神经纤维上的传导
Na-K泵通过主动运输吸K排Na，耗能，为下一次兴奋做好准备
思考：细胞外液中Na+和K+浓度变化对静息电位和动作电位有影响吗？
有影响
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 静息电位或动作电位的变化
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
动作电位的峰值变大
动作电位的峰值变小
静息电位绝对值变小
静息电位绝对值变大
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+
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+
+
+
兴奋部位
未兴奋部位
未兴奋部位
刺激
3.局部电流的形成
在兴奋部位和未兴奋部位之间由于存在_______而发生__________，这样就形成了_________.
电位差
电荷移动
局部电流
局部电流方向：
①膜外:
部位→ 部位
②膜内:
部位→ 部位
未兴奋
兴奋
兴奋
未兴奋
一 兴奋在神经纤维上的传导
思考：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？
适宜刺激
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++++
++++
++++
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++++
++++
++++
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一 兴奋在神经纤维上的传导
4.兴奋的传导
双向传导
局部电流方向：
①膜外：未兴奋部位→兴奋部位，与兴奋传导方向 .
②膜内：兴奋部位→未兴奋部位，与兴奋传导方向 .
相反
相同
Na＋
Na＋
- - - -
++++
++++
++++
++++
++++
++++
++++
++++
- - - -
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- - - -
- - - -
- - -
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++++
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++++
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Na＋
Na＋
++++
++++
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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
4.兴奋的传导
兴奋在神经纤维上传导的实质是:局部电流刺激相近的_______部位膜上的________依次开放,将兴奋向前传导，后方又_______________。
未兴奋
恢复静息电位
Na+通道
②在反射过程中
①在离体的神经纤维上
传导方向：________
传导方向：_________
单向传导
双向传导
问题：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？
总结：兴奋在神经纤维上的传导方向解析
内负外正
K+外流(协助扩散)
内正外负
Na+内流（协助扩散）
电信号
动作电位
电位差
双向传导（离体）
单向传导（体内）
一 兴奋在神经纤维上的传导
兴奋在神经纤维上的传导
特 点：
静息电位
动作电位
膜内：与兴奋传导方向相同
膜外：与兴奋传导方向相反
双向传导
注：在反射弧中，兴奋是单向传递的
传导方式
膜电位
K+外流
内负外正
影响因素：K+的浓度差
Na+内流
内正外负
影响因素：Na+的浓度差
协助扩散
电信号
电流方向
无需能量
需转运蛋白
刺激
形成
局部电流
5.课堂小结
练习：
①利用药物Ⅰ阻断Na＋通道；
②利用药物Ⅱ阻断K＋通道；
③利用药物Ⅲ打开Cl－通道，导致Cl－内流；
④将神经纤维置于低Na＋溶液中
利用药物阻断Na＋通道
利用药物Ⅱ阻断K＋通道
利用药物Ⅲ打开Cl－通道
神经纤维置于低Na＋溶液中
二、 膜电位测量的两种方法
测量方法 测量目的 测量图解 测量结果
电表一极接膜外，另一极接膜内
电表两极均接膜外
测量静息电位和动作电位
只能测量动作电位
1.兴奋在神经纤维上传导电流表的指针偏转次数的判断
b、d点 ，电表 发生偏转。
点先兴奋， 点后兴奋，电表发生 次相反偏转(即先向 后向 偏转)
1.刺激a点:
2.刺激c点:
b
d
两
同时兴奋
不
左
右
1.兴奋在神经纤维上传导电流表的指针偏转次数的判断
3.刺激bc之间的一点，电流计指针如何偏转？
发生两次方向相反的偏转（因为b点先兴奋，d点后兴奋）
4.刺激cd之间的一点，电流计指针如何偏转？
发生两次方向相反的偏转（因为d点先兴奋，b点后兴奋）
5.刺激d点：
先右后左偏两次
规律：在神经纤维上，刺激靠近谁，电流表先向谁偏，偏两次
1.兴奋在神经纤维上传导电流表的指针偏转次数的判断

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