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第3节 神经冲动的产生和传导
第2章 神经调节
伸肌
屈肌
肌梭
问题探讨
短跑赛场上，发令枪一响，运动员会像离弦的箭一样冲出。请观看以下视频回答相关问题。
问题探讨
短跑赛场上，发令枪一响，运动员会像离弦的箭一样冲出。
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？
经过了耳（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（传出神经末梢和肌肉）等结构。
2.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。短跑比赛规则中关于“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0.1 s。
运动员听到信号后产生了兴奋，进而传导兴奋最后到效应器，
那么兴奋是怎样产生的的呢？又是怎么传导的呢？
科学家做过如下实验：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。
蛙坐骨神经-腓肠肌标本
坐骨神经
腓肠肌
一、兴奋在神经纤维上的传导
若两个电极之间没有电位差，指针不会偏转，
只有出现电势差时电表的指针才会发生偏转。
静息时，电表没有测出电位差，说明神经表面各处电位相等
左侧给予刺激，靠近刺激端的电极处（a处）先变为负电位
然后，另一电极（b处）变为负电位
接着又恢复为正电位
兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的，这种电信号叫做神经冲动。
接着恢复正电位
电表偏转了多少次？
2次
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
神经冲动在神经纤维上的产生
静息电位：内负外正
神经细胞内K+浓度高于膜外，Na+浓度比膜外低
K+外流：协助扩散
K+通道
膜内
膜外
安静状态时，细胞膜对k+的通透性增加，造成K+外流，表现为内负外正的兴奋状态，此时的膜电位称为静息电位。
当神经纤维某一部位受到刺激时，细胞膜对Na+的通透性增加，造成Na+内流，表现为内正外负的兴奋状态，此时的膜电位称为动作电位。
动作电位：内正外负
Na+内流：协助扩散
Na+通道
膜内
膜外
局部电流方向：
膜内： 部位流向 部位；
膜外： 部位流向 部位
兴奋传导的方向与 电流方向一致。
兴奋
兴奋
未兴奋
未兴奋
膜内
兴奋以电信号的形式沿着神经纤维传导，这种电信号也叫神经冲动
刺激
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，如此进行下去，将兴奋向前传导，后方又恢复为静息电位。
未兴奋 兴奋 未兴奋
刺激
膜电位变化
局部电流
静息状态
内负外正
动作电位（ ）
静息电位（ ）
内正外负
刺激未兴奋部位
兴奋的传导
形成
2 传导形式：
电信号
3 传导方向：
双向
一 兴奋在神经纤维上的传导
1 传导过程
2、传导方向：
（1）在离体神经纤维上传导方向：__________
双向传导
[现学现用]
兴奋部位膜电位表现____________。
内正外负
兴奋部位膜电位变化_________________________。
兴奋部位膜外电位是___________。
兴奋部位膜外电位变化是_____________________。
由“内负外正”变为“内正外负”
负电位
由正电位变为负电位
1、膜电位：
△一定要看清楚题干！
A
D.用体积分数为0.5%的HCL溶液刺激蛙的趾尖，蛙会发生条件反射
去除脑对脊髓的控制
非条件反射
兴奋在神经纤维上的传递与电流表问题
1.刺激a点:
点先兴奋， 点后兴奋，电表发生 次相反偏转(先 后 偏 次)
b
d
两
左
右
两
2.刺激d点:
先右后左偏两次
3.刺激c点:
不偏转
规律：在神经纤维上，刺激靠近谁，电流表先向谁偏，偏两次
【典例】取出枪乌贼的粗大神经纤维，进行如右图所示的实验：将电位计的两个微型电极a、b分别置于神经纤维膜外，强刺激c处，电位计指针的偏转情况是
A．不发生偏转
B．发生一次偏转
C．发生两次方向相同的偏转
D．发生两次方向相反的偏转
D
d
0次，不偏转
小结：
测量点先后兴奋，2次偏转，哪先兴奋先偏哪
测量点同时兴奋，不偏转
① AB段——静息电位
② BC段——动作电位的形成
Na+内流，协助扩散
K+外流，协助扩散
③ CD段——恢复静息电位
K+外流，协助扩散
膜电位变化曲线:
④ DE段—— 兴奋完成后，钠钾泵将Na+泵出，将K+泵入，为下一次兴奋做准备。
吸K+排Na+，主动运输
E
拓展
Na+-K+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
刺激
①a点之前
——静息电位
②ac段
——动作电位的形成
③ce段
——静息电位的恢复
图析静息电位和动作电位的产生机制 大本P31
K+外流：协助扩散
Na+内流：协助扩散
Na+-K+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
K+内流和Na+外流属于主动运输，需消耗能量
K+外流：协助扩散
④ef段
—— 一次兴奋完成后，为下次兴奋做准备
K+外流、Na+内流： Na+-K+泵：
协助扩散
主动运输
拓展——钠钾泵：
既是载体蛋白，同时也是细胞膜上的一种Na+-K+ATP酶，能催化ATP水解。
既有运输功能，还有催化功能。
细胞内的钠离子可与该酶结合，每消耗一分子ATP，向细胞膜内运进3个钾离子，排出2个钠离子。
由于钠—钾泵不断的工作，从而导致细胞内液的钾离子浓度高于细胞外液，而钠离子则低于细胞外液，使细胞内外离子保持着一定的浓度差。
K+内流、Na+外流
思考：静息电位的大小与什么有关？
膜内外K+浓度差越大（小），K+外流速度越快（慢），静息电位的绝对值越大（小）。
静息电位的大小与膜内外的K+浓度差有关。
ms
ms
思考：动作电位的高低与什么有关？
膜内外Na+浓度差越大（小），Na+内流速度越快（慢），动作电位越大（小）。
动作电位的大小与膜内外的Na+浓度差有关。
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
静息电位不变，动作电位的峰值变大
静息电位不变，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
研究人员进行了含有不同Na＋浓度的细胞外液(细胞外液渗透压相同、K＋浓度相同)对离体枪乌贼神经纤维电位变化影响的实验，结果如图。
a>b>c
则细胞外液a、b、c中Na+浓度大小为：
若电表两极均置于神经纤维膜的外侧，电位变化曲线是？
电流计
a
b
A
B
受到刺激后，兴奋能先后传到A点和B点，所以电表将发生两次方向不同的偏转，会有两个方向不同的峰值。
A
B
t2
t3
t4
t5
t6
①0～t1段
兴奋从刺激位点传到A点所用时间。
②t1～t2段
A点兴奋，Na+内流，形成动作电位所用时间。
③t2～t3段
K+外流，A点恢复静息电位所用时间。
A
B
t2
t3
t4
t5
t6
④t3～t4段
A点恢复静息电位后兴奋传递到B点所用时间。
t3～t4时间长短与AB之间的距离有关。
A
B
t2
t3
t4
t5
t6
⑥t5～t6段
K+外流，B点恢复静息电位所用时间。
⑤t4～t5段
兴奋到达B点，Na+内流，形成动作电位所用时间。
兴奋传导具有的特点
1.生理完整性
要求神经纤维在结构和生理功能上都是完整的。
2.绝缘性
一条神经内虽然包含许多条神经纤维，但是它们各自传导本身的冲动，而不波及邻近的神经纤维。
3.双向传导性
在离体神经纤维的中部给予刺激，会双向传导兴奋。
4.相对不疲劳性（传导无衰减）
兴奋在传导过程中，不会因为传导距离的增加而减小。
5.“全”或“无”
刺激必须达到一定的阈值（阈值又叫临界值，是指一个效应能够产生的最低值或最高值）方能出现，阈下刺激不能引起任何反应——"无"，而阈上刺激则不论强度如何，一律引起同样的最大反应——"全"。
(1)神经细胞静息电位形成的主要原因是K＋外流(　　)
(2)动作电位形成过程中Na＋内流的方式是主动运输(　　)
(3)神经纤维接受刺激产生的兴奋以电信号的形式传导(　　)
(4)刺激神经纤维中部，产生的兴奋沿神经纤维向两侧传导
(　　)
(5)膜内的K＋通过Na＋-K＋泵主动运输排出，导致动作电位的形成(　　)
(6)神经纤维膜内K＋/Na＋的比值，动作电位时比静息电位时高(　　)
√
×
√
√
×
×
【典例】将神经细胞置于相当于细胞外液的溶液S中，可测得静息电位。给予细胞一个适宜的刺激，膜两侧出现一个暂时性的电位变化，这种膜电位变化称为动作电位。适当升高溶液S中的Na+浓度，测量该细胞的静息电位和动作电位，可观察到（ ）。
A．静息电位值减小
B．静息电位值增大
C．动作电位峰值升高
D．动作电位峰值降低
C
正常海水
低Na+海水
将神经元分别置于正常海水和低Na+海水中，分别测得其静息电位和动作电位如下图
静息电位与Na+无关
在完成一个反射的过程中，兴奋要经过多个神经元，一般情况下，相邻的两个神经元并不是直接接触的。
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？通过什么结构呢？
突触
带着以下问题看课本P28最后两段至P29结束，时间2min：
①突触的结构包括哪三个部分？
②兴奋以什么形式在突触处传递？
③突触处的信号传递为什么是单向的？
1、突触小体
一、兴奋在神经元之间的传递
轴突末梢经多次分支，每个小枝末端都膨大成 杯状或球状小体
突触
A
B
突触小体
突触前膜
突触后膜
突触间隙
轴突-树突突触
轴突-胞体突触
（3）：突触的常见类型
一、兴奋在神经元之间的传递
C . 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
A．轴突—细胞体型
B．轴突—树突型
P29最后一段：突触后膜可以是神经元的细胞体的膜、树突的膜、肌细胞膜或是腺细胞膜。
突触小体
轴突
线粒体
突触小泡（内含神经递质）
突触前膜
突触间隙
突触后膜
（突触小体的膜）
（组织液）
（细胞体膜、树突膜、肌细胞膜或是腺细胞膜）
突触
4.突触的组成
①突触前膜
②突触间隙
③突触后膜
__________的膜
突触小体
突触间隙中充满了_______
组织液
一般为突触后神经元_____或_______的膜，在效应器的突触中，也可能为_______的膜或某些__________的膜；
树突
细胞体
肌肉细胞
腺细胞
判断突触个数
图中有三个突触在③中，⑤是神经-肌肉接头
③
4个
突触小泡
神经递质
突触前膜
突触间隙
突触后膜
受体（蛋白质、糖蛋白）
5.兴奋通过突触的传递过程
①兴奋到达突触前膜所在的神经元的_______，引起_______向_______移动并释放_______；
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
1.突触小泡通过什么方式释放到突触间隙？2.需要消耗能量吗？
3.体现了细胞膜的什么结构特性？
4.突触间隙中是哪种内环境成分？
5.突触小泡的形成与什么细胞器有关？
胞吐
需要
具有一定的流动性
高尔基体
线粒体供能
组织液
6.神经递质通过什么方式从突触间隙运到突触后膜？
7.需要消耗能量吗？
8.其运输快慢与什么因素有关？
思考
扩散
不需要
神经递质的浓度和温度
9神经递质与受体结合，体现了细胞膜的什么功能？
进行细胞间的信息交流
关于神经递质
1类型：
兴奋传导一定会引起下一神经元的兴奋？一定会使下一个神经元的膜电位内正外负？
2分泌结构：
3受体：
4作用：
5去向：
6相关细胞器：
不一定，兴奋或抑制。
可能仍是静息电位（抑制兴奋）
兴奋性递质：如乙酰胆碱
抑制性递质：如甘氨酸
兴奋型和抑制型（P29相关信息）
突触前膜（胞吐）
（能量、膜的流动性）
突触后膜上的糖蛋白
使突触后膜兴奋或抑制
起作用后被分解或回收以免持续发挥作用
线粒体、高尔基体
7. 兴奋在神经元之间的传递的形式
兴奋在神经元之间的传递的形式：
_______→__________→________
电信号
化学信号
电信号
兴奋在突触处信号转换为:__________________________；
兴奋在突触前膜的信号转换为______________________；
兴奋在突触后膜的信号转换为______________________；
电信号→化学信号→电信号
电信号→化学信号
化学信号→电信号
8.兴奋在神经元之间的传递的特点
①单向传递
产生这种特点的原因:
__________________________________________________________________________________________
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
比较兴奋的传导和传递
神经纤维上的传导 神经元间的传递
信 号 形 式
传 导 速 度
传 导 方 向
反射弧中兴奋的传导方向
反射弧中的信号转变
单向的
电信号 化学信号 电信号
电 信 号
电信号→化学信号→电信号
快
慢
双 向
单 向
②在神经元之间的电流表指针偏转问题
a.刺激b点(ab＝bd)，电流表指针 。
b.刺激c点，电流表指针 。
一、兴奋在神经元之间的传递
7、兴奋传导与电流计指针偏转问题
①在神经纤维上的电流表指针偏转问题
a.刺激a点，电流表指针 。
b.刺激c点(bc＝cd)，电流表指针 。
发生两次方向相反的偏转
不发生偏转
发生两次方向相反的偏转
只发生一次偏转
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
突触小泡
神经递质
突触前膜
突触后膜
突触间隙
神经递质
受体
滥用兴奋剂、吸食毒品的危害
乙酰胆碱是兴奋性神经递质，有机磷农药可以抑制乙酰胆碱酯酶的活性。有机磷农药中毒者，常表现出 。（肌肉松弛、肌肉痉挛）
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、肌肉痉挛）
肌肉松弛
肌肉痉挛
(1)有些物质能促进神经递质的合成和释放速率，
(2)有些会干扰神经递质与受体的结合。
(3)有些会影响分解神经递质的酶活性。
A
C
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。
兴奋剂与毒品
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
3.可卡因
(1)概述:
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
愉悦传递
多巴胺
(2)可卡因的上瘾机制
①在正常情况下，多巴胺发挥作用后会被_________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导致突触后膜上的_____________________
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
留在突触间隙持续发挥作用
多巴胺受体减少
多巴胺受体已减少
维持
22、多巴胺是一种会使大脑产生愉悦感的神经递质。可卡因是一种兴奋剂，也是一种毒品。下图为多巴胺和可卡因对突触作用示意图，据图分析不合理的是(　　)
A.多巴胺正常情况下发挥作用后会被转运蛋白回收
B.可卡因与转运蛋白结合使多巴胺持续发挥作用，会导致突触后膜多巴胺受体蛋白减少
C.可卡因与突触后膜多巴胺受体蛋白结合产生的兴奋使大脑兴奋产生愉悦感
D.可卡因与突触前膜上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
C
(3)可卡因的其他危害
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
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。
思维训练: 推断假说与预期
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）置于成分相同的营养液中，A有某副交感神经支配，B没有该神经支配；刺激该神经，A心脏的跳动减慢；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心脏跳动也减慢。
由此，科学家得出结论: 该神经释放一种化学物质，这种物质可以使心跳变慢。
A
B
A、B心脏跳动减慢
课本P31
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
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，则该农药可以（　　）
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
B
保持静息电位
B
内-外+
大本P33
探究兴奋在神经纤维上的传导
或设计实验证明兴奋在神经纤维上双向传导
刺激a,观察A的变化和b处的电位变化
若A有反应，b处的电位改变——双向
若A有反应，b处的电位不改变——单向
探究兴奋在神经元间的传递
或设计实验证明兴奋在神经元间单向传递
刺激a,测量c的电位变化
刺激c,测量a的电位变化
若两次电位均发生变化——双向
若只有a处电位改变——单向
大本P36
（2）神经细胞与肌细胞之间的神经递质乙酰胆碱与受体结合，引起肌细胞收缩，乙酰胆碱很快被胆碱脂酶分解，肌细胞恢复舒张状态。美洲箭毒能与乙酰胆碱争夺受体，若美洲箭毒进入人体，肌细胞　 　 （填“能“或“不能”）收缩。
（3）某药物可以阻断蟾蜍屈肌反射活动，请利用上图中的反射弧设计实验证明这种药物“在神经系统中仅对神经细胞间的兴奋传递有阻断作用”　 　 （写出简单实验思路和预期实验结果）。
①将药物放在A处，刺激B，肌肉收缩；
②将药物放在C处，刺激B，肌肉不收缩；
正常时，分别用a、b刺激传出神经元和骨骼肌，会引起骨骼肌收缩．某同学用a刺激传出神经元，发现骨骼肌不收缩.为探究骨骼肌不收缩的原因，该同学利用图甲中的反射弧，设计了如下实验方案：（注：只考虑一个部位受损）请预测现象及结论．
传出神经元受损、d部位受损
还是骨骼肌受损导致骨骼肌不收缩
第一步：用a刺激传出神经元，观察c的电位变化和骨骼肌是否收缩：
①如果　 　 ，则说明　 　 受损；
②如果　 　 ，则要继续往下做实验．
第二步：用b刺激骨骼肌，观察骨骼肌是否收缩：
③如果　 　 ，则说明　 　受损；
④如果　 　，则说明　 　受损．
c处不能记录到电位变化，
骨骼肌不收缩
传出神经元
在c处记录到电位变化，骨骼肌不收缩
骨骼肌收缩
部位d
骨骼肌不收缩
骨骼肌
讨论:在进行这个实验时，科学家基于的假说是什么？实验预期是什么？
假说: 支配心脏的副交感神经可能是释放了某种化学物质，该物质可以使心脏减慢。
实验预期: 从A心脏的营养液中注入B心脏的营养液中，B心脏的跳动也会减慢。
A
B
A、B心脏跳动减慢
假说：对问题所作的尝试性回答。
实验预期：结合相关的知识和理论，推测实验可以达到的理想效果。
D
【典例】α－银环蛇毒能与突触后膜上的乙酰胆碱受体牢固结合；有机磷农药能抑制乙酰胆碱酯酶的活性，而乙酰胆碱酯酶的作用是清除与突触后膜上受体结合的乙酰胆碱。因此，α－银环蛇毒与有机磷农药中毒的症状分别是( )
A.肌肉松弛、肌肉僵直
B.肌肉僵直、肌肉松弛
C.肌肉松弛、肌肉松弛
D.肌肉僵直、肌肉僵直
A
(3)正常时，用a刺激神经会引起骨骼肌收缩；传出部分的某处受损时，用a刺激神经，骨骼肌不再收缩。根据本题条件，完成下列判断实验:
①如果____________________________________，
表明传出神经受损。
用a刺激神经，在c处不能记录到电位
②如果____________________________，表明骨骼肌受损。
用b刺激骨骼肌，骨骼肌不收缩
③如果______________________________
, 表明部位d受损。
用a刺激神经，在c处记录到电位，
骨骼肌不收缩；用b刺激骨骼肌，骨骼肌收缩
【典例】如图是反射弧结构模式图。a、b分别是放置在传出神经和骨骼肌上的电极，用于刺激神经和骨骼肌；c是放置在传出神经上的电位计，用于记录神经兴奋电位变化；d为神经与肌细胞接头部位，是一种突触。

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