资源简介

(共31张PPT)
4人为1个小组单位，分配职责，具体如下：
1、小组长：组织讨论，汇报方案
2、记录员：记录实验方案和现象
3、操作员：实验操作
4、观察员：辅助实验操作，观察实验现象
第3节 神经兴奋的产生和传导
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？
经过了耳蜗（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.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0.1s。
兴奋是如何传导的？
兴奋产生和机理是什么？
神经冲动的产生和传导
兴奋在神经纤维上的传导
兴奋在神经元之间的传递
兴奋在神经纤维上是以什么形式传导的？它又是怎样传导的呢？
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年有一天，加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“动物电”。
资料一：
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年电流计应用于生物电研究。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。
兴奋在神经纤维上的传导
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
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）。
结论:
共发生了两次方向相反的偏转
霍奇金和赫胥黎
资料2：对未受刺激的乌贼神经纤维进行检测
1.初探究——静息电位的形成机制
-45mv
0mv
0mv
生理盐水
充灌生理盐水的玻璃毛细管
未受刺激的神经纤维
霍奇金和赫胥黎的实验示意图
资料3：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
资料4：神经轴突细胞膜上几种重要的膜运输蛋白：K+通道蛋白、Na+通道蛋白等。
资料5：美国Woods Hole的Curtish和Cole发现增加细胞外液钾离子浓度可降低静息电位，当增加到内、外液钾离子浓度相等时可抵消静息电位。
讨论：静息电位主要是由哪种离子的跨膜转运引起，方向如何？跨膜运输的方式是什么？
任务一：构建未受刺激时的电位模型和离子特点
材料：
＋
－
神经元模型1个
红色和绿色磁贴
转运蛋白和离子
K+
Na+
静息电位形成的主要原因：钾离子外流（协助扩散）
活动一：探讨静息电位的形成原因
任务二：调整受刺激处膜内外的电位分布
第一次在枪乌贼巨轴突上精确记录到的动作电位
刺激
结论：刺激会使神经纤维膜电位发生反转，由-45MV变为40MV
动作电位：内正外负
科学家将乌贼的神经浸润在添加了河豚毒素的生理盐水中，发现随浸润时间的延长，刺激产生的动作电位逐渐减弱，直至不产生动作电位。
卡茨（英国）在1947年以氯化胆碱或葡萄糖代替外液中的氯化钠，发现动作电位被大大的减弱。如果完全去除外液中的Na+，则不产生动作电位。
动作电位原因主要是：
方案二：降低细胞外液钠离子浓度
方案一：同位素标记法
Na+离子内流
2.再探究—动作电位的形成原因
设计实验验证假说：
方案三：Na+阻断法
大胆猜想：
得出结论：
钠离子内流（协助扩散）
提出假说：
兴奋在神经纤维上如何传导呢？
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兴奋区
未兴奋区
未兴奋区
观察膜内和膜外电位分布有什么特点？
膜内、膜外兴奋部位和未兴奋部位都存在电位差
未兴奋区
未兴奋区
－
－
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－
＋
＋
＋
＋
刺激
3.探讨——兴奋如何在神经纤维上传导
任务三：模拟电荷的移动过程
电位差
引起
电荷移动
3.探讨——兴奋如何在神经纤维上传导
＋
＋
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兴奋区
未兴奋区
未兴奋区
未兴奋区
未兴奋区
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未兴奋区
兴奋
未兴奋区
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＋
＋
局部电流
膜内（兴奋→未兴奋）
膜外（未兴奋→兴奋）
电位差
引起
电荷移动
形成
3.探讨——兴奋如何在神经纤维上传导
局部电流刺激邻近的未兴奋区域发生同样的电位变化，产生兴奋；原兴奋部位又恢复到静息状态。
兴奋
未兴奋区
兴奋过后
未兴奋区
＋
＋
＋
＋
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＋
＋
＋
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兴奋
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＋
3.探讨——兴奋如何在神经纤维上传导
兴奋
未兴奋区
兴奋过后
未兴奋区
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兴奋
＋
＋
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－
＋
＋
＋
兴奋传导的方向与膜内的电流方向是一致的。
双向性
兴奋传导
3.探讨——兴奋如何在神经纤维上传导
细胞需要通过怎样的活动为下一次兴奋作准备？
钠钾泵主动运输，重建钠、钾离子的浓度梯度。
思考：
浓度差会降低
这时细胞还能否进行下一次兴奋的产生和传导呢？
不能
由于钾离子外流和钠离子内流，细胞膜两侧钠、钾离子的浓度差发生了怎样的变化？
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
1．蛙的神经元内、外Na＋浓度分别是15mmol/L和120mmol/L。在膜电位由内负外正转变为内正外负过程中有Na＋流入细胞，膜电位恢复过程中有Na＋排出细胞。下列判断正确的是（ ）
A．Na＋流入是被动运输，排出是主动运输
B．Na＋流入是主动运输，排出是被动运输
C．Na＋流入和排出都是被动运输
D．Na＋流入和排出都是主动运输
【答案】A
小试牛刀
2．关于神经兴奋的叙述，错误的是 （ ）
A．刺激神经纤维中部，产生的兴奋沿神经纤维向两侧传导
B．兴奋在神经纤维上的传导方向是由兴奋部位至未兴奋部位
C．神经纤维的兴奋以局部电流的方式在神经元之间单向传递
D．在神经纤维膜外，局部电流的方向与兴奋传导的方向相反
【答案】C
小试牛刀
3．关于细胞内外K+、Na+和Cl-的叙述，错误的是（ ）
A．Na+与神经细胞膜上兴奋传导有关
B．人体血浆中K+的浓度比红细胞中的高
C．神经细胞静息电位形成的主要原因是K+外流
D．Na+和Cl-是形成哺乳动物血浆渗透压的主要物质
【答案】B
小试牛刀
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
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。
正常海水
低Na+海水
下图表示枪乌贼离体神经纤维在Na+浓度不同的两种海水中受刺激后的膜电位变化情况，哪条曲线表示正常海水？哪条曲线表示低钠海水？
Na+浓度只影响动作电位的峰值，
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
动作电位的峰值增大，静息电位不变
动作电位的峰值变小，静息电位不变
静息电位绝对值变小,动作电位峰值不变
静息电位绝对值增大，动作电位峰值不变
如果改变膜外钾离子呢？如何变化？
K+浓度只影响静息电位的绝对值.
思考：
课时作业
膜电位曲线解读
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)

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