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2.3 神经冲动的产生和传导
第一课时
情境视频
世界短跑比赛规则规定，在枪响后0.1s内起跑被视为抢跑。
问题探讨
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（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、效应器等结构。
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
2、短跑比赛规则中关于“抢跑”规定的科学依据是什么？
完成这一反射活动需时至少需要0.1s。
神经纤维
发现问题
运动员听到信号后神经产生兴奋，
如何在神经纤维上传导？
如何在神经元之间传递？
科学家在蛙的坐骨神经上放置两个微电极，并将它们连接到一个电表上。
一、兴奋在神经纤维上的传导
一
兴奋在神经纤维上的传导
a
b
+
+
静息时
现象：
一、兴奋在神经纤维上的传导
指针
不发生偏转
a
b
+
+
左侧
刺激
-
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●
现象：
指针
向左偏转
a
b
+
+
-
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现象：
指针
向右偏转
a
b
+
+
-
现象：
指针
恢复不偏转状态
一、兴奋在神经纤维上的传导
说明：在神经系统中，兴奋是以_______的形式沿着神经纤维传导的。
电信号
这种电信号也叫做___________。
神经冲动
思考：神经冲动在神经纤维上是怎样产生和传导的呢？
静息时神经元和肌肉细胞膜内、外某些离子的浓度
在未受到刺激时，神经纤维处于静息状态
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
1.神经细胞Na+、K+分布特点：
一
一、兴奋在神经纤维上的传导
什么原因导致Na+和K+浓度不平衡的？
神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内的K+浓度高。
一、兴奋在神经纤维上的传导
膜内
膜外
Na +通道
K +通道
只在特殊时段开放，
只允许Na+内流，
持续开放，
只允许K +外流，
Na+-K +泵
膜上三种转运蛋白
Na+膜外更高，K+膜内更高
Na+出细胞，K+进细胞：
主动运输
一 兴奋在神经纤维上的传导
1、静息电位
电位表现：___________
形成原因：___________
运输方式：___________
内负外正
K+外流
协助扩散
一 兴奋在神经纤维上的传导
2、动作电位
电位表现：___________
形成原因：___________
运输方式：___________
内正外负
Na+内流
协助扩散
一 兴奋在神经纤维上的传导
3.传导与恢复
在兴奋部位与未兴奋部位之间由于电位差的存在，而发生了电荷移动，这样就形成的局部电流。
局部电流刺激相邻未兴奋部位发生同样的电位变化，如此进行下去，将兴奋向前传导，后方又恢复为静息电位。
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？
一 兴奋在神经纤维上的传导
如果在一条离体神经纤维中段施加一适宜刺激，传导方向是怎样呢？兴奋传导方向和局部电流方向有何关系？
+ + + + + + + + + + - - - - + + + + + + + + + + +
- - - - - - - - - - - - - -+ + + + - - - - - - - - - - - - - -
+ + + + + + + + + + - - - - + + + + + + + + + + +
- - - - - - - - - - - - - -+ + + + - - - - - - - - - - - - - -
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
双向传导
一 兴奋在神经纤维上的传导
②兴奋在反射弧中传导方向：单向传导
①兴奋在离体的神经纤维上传导方向：双向传导
在反射过程中，兴奋只能从感受器传到效应器，因此，在生物体内的反射弧上，兴奋在神经纤维上的传导方向是单向的。
双向传导的前提除神经纤维需离体之外，刺激还不能发生在神经元的端点；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，形成局部电流，因此可以双向传导。
(1)产生和维持神经细胞静息电位主要与K＋有关(　　)
(2)兴奋沿神经纤维传导时细胞膜外Na＋大量内流(　　)
(3)神经纤维上兴奋的传导方向与膜内局部电流的方向相同(　　)
(4)刺激离体的神经纤维中部，产生的兴奋沿神经纤维向两侧传导(　　)
(5)在完成反射活动的过程中，兴奋在神经纤维上的传导方向是双向的
√
√
×
√
判断正误
√
拓展
【例】请回答以下有关电流表指针偏转的问题。
(1)未受刺激时,电流表指针　　 　。
(2)若在d处给予适宜刺激,电流表指针　　 　 。
(3)若在ab中点c处给予适宜刺激,电流表指针　 　　。
不偏转
发生两次方向不同的偏转
不偏转
一 兴奋在神经纤维上的传导
4.膜电位的测量
＋
－
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）
一 兴奋在神经纤维上的传导
4.膜电位的测量
测量方法 测量图解 测量结果
电表两极分别置于神经纤维膜的内侧和外侧
电表两极均置于神经纤维膜的外侧
一 兴奋在神经纤维上的传导
4.膜电位的测量
刺激
①a点之前
——静息电位
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，表现为内正外负。
③ce段
——静息电位的恢复
K+大量外流，膜电位恢复为静息电位。
④ef段
——一次兴奋完成后
钠钾泵活动增强，将流入的Na+泵出膜外,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。
课堂小结
兴奋在神经纤维上的传导
膜电位
传导方式
特 点：
静息电位
动作电位
钾离子外流
外正内负
影响因素：钾离子的浓度差
协助扩散
钠离子内流
外负内正
影响因素：钠离子的浓度差
电信号
电流方向
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
拓展
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。
静息电位与神经元内的K+外流相关而与Na+无关，故神经元轴突外Na+浓度的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。
（2）若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？
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。
拓展
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
上升
不变
不变
下降
细胞外液中Na＋、K＋浓度改变对电位的影响
练习巩固
如图甲为某神经纤维受到刺激后膜电位变化情况。神经细胞的静息电位和动作电位与通道蛋白关系紧密。Na＋－K＋泵是神经细胞膜上的一种常见载体，能催化ATP水解，每消耗1分子的ATP，就可以逆浓度梯度将3分子的Na＋泵出细胞外，将2分子的K＋泵入细胞内，其结构如图乙所示。下列根据上述资料作出的分析，正确的是( )
A.图甲中静息电位的维持是Na＋持续外流的结果
B.图甲中bc段，Na＋通过通道蛋白内流需要消耗ATP
C.图乙中随着温度逐渐提高，Na＋—K＋泵的运输速率先增大后稳定
D.图乙中随着O2浓度的提高，Na＋—K＋泵的运输速率先增大后稳定
D
练习巩固
下图是某神经纤维动作电位的模式图，下列叙述正确的是（ ）
A.K＋的大量内流是神经纤维形成静息电位的主要原因
B.b~c段Na＋大量内流，需要载体蛋白的协助，并消耗能量
C.c~d段Na＋通道多处于关闭状态，K＋通道多处于开放状态
D.动作电位大小随有效刺激的增强而不断加大
C
练习巩固
（不定项）如图所示，在某神经纤维上安装两个完全相同的灵敏电表，电表1两电极分别在a、b处膜外，电表2两电极分别在d处膜的内外侧。在b、d中点c给予适宜刺激，相关的电位变化曲线如图乙、丙所示。据图分析，下列说法正确的是（ ）
A.表1记录得到图丙所示的曲线图
B.图乙曲线处于③点时，说明d点处于未兴奋状态
C.图乙曲线处于③点时，丙图曲线正处于④点
D.图丙曲线处于⑤点时，甲图a处电位表现为“外正内负”
ACD
练习巩固
（不定项）利用某海洋动物离体神经为实验材料，进行实验得到如图所示结果。甲表示动作电位产生过程，乙、丙表示动作电位传导过程，下列叙述不正确的是（ ）
A.若将离体神经纤维放在高于正常海水Na＋浓度的溶液中，图甲的a、e处虚线将下移
B.图甲、乙、丙中发生Na＋内流的过程分别是b、②、⑦
C.图甲、乙、丙中c、③、⑧点时细胞膜外侧钠离子浓度高于细胞膜内侧
D.d、②、⑨过程中K＋外流不需要消耗能量
AB

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