资源简介

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神经调节
第2章
第3节 神经冲动的产生和传导
本节聚焦
兴奋是如何在神经纤维上传导的？
兴奋在突触处是如何传递的？
为什么不能滥用兴奋剂和吸食毒品？
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。现在世界短跑比赛规则规定，在枪响后0.1 s内起跑被视为抢跑。
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？
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(肌肉)等结构。
2.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。
一 兴奋在神经纤维上的传导
坐骨神经
腓肠肌
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。经过反复实验，他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“动物电”。
意大利医生、生理学家
伽尔瓦尼（L.Galvani）
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。
一 兴奋在神经纤维上的传导
1. 兴奋与神经冲动的概念
兴奋是指动物体或人体内的某些组织或细胞感受外界刺激后，由相对静止状态变为显著活跃状态的过程。
兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的，这种电信号也叫作神经冲动。
2. 兴奋产生的条件:
①取决于组织本身的机能状态，兴奋的引起和兴奋的维持依赖于可产生兴奋的组织的新陈代谢；
②兴奋的产生需要有适宜的刺激，这里的适宜既包括刺激的强度适宜，也包括刺激的时间适宜。
有人做过如下实验：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。静息时，电表没有测出电位变化（图2-6,①）,说明神经表面各处电位相等。当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）先变为负电位，接着恢复正电位（图2-6,②、③）;然后，另一电极处（b处）变为负电位，接着又恢复为正电位（图2-6,③、④）。这说明在神经系统中，兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维传导的，这种电信号也叫神经冲动（neural impulse)。
神经电信号的发现
+
+
-
+
+
-
+
+
①
②
③
④
a
b
a
b
a
b
a
b
图2-6 神经表面电位差的实验示意图
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， 刺激端 的电极处（a处）先变为 电位，接着 。
靠近
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
一 兴奋在神经纤维上的传导
+
+
-
+
+
-
+
+
①
②
③
④
a
b
a
b
a
b
a
b
图2-6 神经表面电位差的实验示意图
兴奋是以电信号的形式沿着神经纤维来传导的，这种电信号也被称之为神经冲动。
神经冲动在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
1.静息状态
在未受到刺激时，神经细胞外的Na+比膜内高，K+浓度比膜内低。静息时，膜对K+的通透性大，造成K+外流，使膜外的阳离子浓度高于膜内，出现内负外正的现象，叫静息电位。
一 兴奋在神经纤维上的传导
在受到刺激时，细胞膜对Na+的通透性增加，造成Na+内流，使膜内的阳离子浓度高于膜外，出现内正外负的现象，叫动作电位，此部位称为兴奋部位。
2.动作电位
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。
Na+内流
K+外流
一 兴奋在神经纤维上的传导
静息状态
未兴奋部位
兴奋状态
兴奋部位
刺激
刺激
兴奋传导方向
兴奋传导方向
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
电流方向？
一 兴奋在神经纤维上的传导
刺激
兴奋传导方向
兴奋传导方向
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。
神经鞘的绝缘性，跳跃式传导
膜内局部电流方向：兴奋部位→未兴奋部位
膜外局部电流方向：未兴奋部位→兴奋部位
一 兴奋在神经纤维上的传导
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。
Na+内流，K+外流：协助扩散
Na+外流，K+内流：主动运输
（钠钾泵）
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
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
①a点之前
——静息电位
主要表现为K+外流, 使膜电位表现为外正内负。
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。
了解：为什么e点比a点低而不是持平？
恢复静息电位的力道比较大，会使膜电位的恢复超过静息电位值，产生一个比静息电位还要负的电位，这种现象叫超极化。
一 兴奋在神经纤维上的传导
④ef段
——一次兴奋完成后
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,为下一次兴奋做好准备。
拓展 膜电位的测量方法
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
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
【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
先左后右
不偏转
练习巩固
下图是测量神经纤维膜电位变化情况的示意图,相关叙述错误的是(　　)
A.图甲中指针偏转说明膜内外电位不同,测出的是动作电位
B.图甲中的膜内外电位不同,主要是由K+外流形成的
C.图乙中刺激神经纤维会引起指针发生两次方向相反的偏转
D.图乙中产生的兴奋会以局部电流的形式向两侧快速传导
A
(2022·山东名校联考)耳蜗中的毛细胞能感知声音，其基底部浸浴在外淋巴液中，顶部浸浴在内淋巴液中。外淋巴液和一般细胞外液的成分类似；内淋巴液却相反，其中含有较高浓度的K＋(高于毛细胞细胞内液的K＋浓度)和较低浓度的Na＋。下列叙述正确的是(　　)
A.未受刺激时毛细胞基底部和顶部膜两侧的电位差相等
B.毛细胞受到刺激时内淋巴液中的Na＋内流进入毛细胞
C.内淋巴液中含有较高浓度的K＋与主动运输无关
D.K＋可以通过毛细胞基底部外流进入外淋巴液
D
解析　毛细胞基底部浸浴在外淋巴液中，此处膜两侧的电位差是外淋巴液和毛细胞细胞内液的电位差，毛细胞顶部浸浴在内淋巴液中，此处膜两侧的电位差是内淋巴液和毛细胞细胞内液的电位差，由于内淋巴液和外淋巴液的成分不同，因此两处的电位差并不相等，A错误；由于内淋巴液与细胞内液的成分相似，因此内淋巴液和毛细胞细胞内液中Na＋浓度相差不大，毛细胞受到刺激时，
Na＋难以内流，B错误；内淋巴液含有较高浓度的K＋，且高于细胞内液的K＋浓度，建立起这样的离子浓度梯度需要主动运输的参与，C错误；外淋巴液与普通细胞外液的成分相似，因此其K＋浓度较低，而毛细胞细胞内液中K＋浓度较高，因此K＋可以通过毛细胞基底部外流进入外淋巴液，D正确。
练习巩固

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