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2.3 神经冲动的产生和传导
赛场上，发令枪一响，运动员会像离弦的箭一样冲出。现在世界田径比赛规则规定，在枪响后0.1s内起跑被视为抢跑。
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（传出神经末梢及其支配的肌肉）等结构。
赛场上，发令枪一响，运动员会像离弦的箭一样冲出。现在世界田径比赛规则规定，在枪响后0.1s内起跑被视为抢跑。
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。
兴奋在神经纤维上的传导
兴奋在神经元之间的传递
兴奋在反射弧中是以什么形式传导的？它又是怎样传导的呢？
兴奋是指动物体或人体内的某些细胞或组织（如神经组织）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。
兴奋在神经纤维上的传导
坐骨神经
腓肠肌
(意大利)伽尔瓦尼
【资料1】1786年，意大利医生、生理学家伽尔瓦尼在实验室解剖青蛙，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。
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”。
思考：如果是电信号，应该如何测量？
一、生物科学史—生物电的发现
【资料2】1820年，灵敏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。电流计共发生了两次方向相反的偏转。
一、生物科学史—生物电的发现
分析结果
实验证明：在神经系统中，兴奋是以_________的形式沿着神经纤维传导的。
这种电信号也叫做_____________。
电信号
神经冲动
c
d
1、刺激c点指针偏转几次？
2、刺激ab的中间点，指针偏转几次？
3、刺激ab偏左的点指针偏转几次？
兴奋的实质是电流，电流是如何产生的？
思考：蛙的神经由许多神经纤维构成，如何研究单个神经纤维上的神经冲动？
600μm
枪乌贼巨轴突
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。
一、生物科学史—生物电的发现
二、兴奋在神经纤维上以电信号传导
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
神经细胞外的Na+浓度比膜内要高，K+浓度比膜内低。
神经细胞Na+、K+分布特点？
1. 静息状态
①神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内K+浓度高。
②静息状态下，细胞膜上K+通道蛋白打开。
K+外流
Na+
膜外
膜内
膜外
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K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
静息时，细胞膜主要对K +有通透性，即K +通道开放，K +外流，膜电位表现为内负外正，称为静息电位。
K+
K+
K+
Na+
2.兴奋状态（动作电位的形成）
①神经细胞膜外的Na+浓度高，膜内K+浓度高。
②受到刺激时，细胞膜上Na+通道蛋白打开。
Na+内流
Na+
膜外
膜内
膜外
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K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
受到刺激时，细胞膜对Na +的通透性增加，Na + 内流，使兴奋部位膜内侧阳离子浓度高于膜外侧， 膜电位表现为内正外负，称为动作电位，并与相邻部位产生电位差。
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
兴奋部位的电位表现为内正外负，而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由于_______的存在而发生__________，这样就形成了_________。
电位差
电荷移动
局部电流
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？
Na＋
Na＋
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++++
++++
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+ + ++
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Na＋
Na＋
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Na＋
Na＋
Na＋
Na＋
Na＋
Na＋
3、局部电流的形成与兴奋传导
--++++++++
--++++++++
刺激
++--------
++--------
+++--+++++
+++--+++++
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---++-----
4、恢复静息电位
产生原因：
1、大量K+外流（协助扩散）
2、钠钾泵将钠离子运出同时将钾离子运入细胞
运输方式：
主动运输
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。如何恢复最开始的的膜内K+浓度高，膜外Na+浓度高的状态？
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兴奋部位
未兴奋部位
未兴奋部位
刺激
局部电流方向：
①膜外:
部位→ 部位，与兴奋传导方向 。
②膜内:
部位→ 部位，与兴奋传导方向 。
未兴奋
兴奋
兴奋
未兴奋
相反
相同
局部电流的形成
电位表现：__________
原因：_________
原因：_______
电位表现：__________
小结：兴奋的产生和传导
内负外正
K+外流
内正外负
Na+内流
传导形式：__________
传导过程：_________________
局部电流
静息电位→刺激→动作电位→电位差→局部电流
三、兴奋在神经纤维上的传导方向
（1）在离体的神经纤维上：
（2）在反射过程中：
传导方向：__________
双向传导
传导方向：__________
单向传导
在反射过程中，兴奋只能从感受器传到效应器，因此，传导方向是单向的。
刺激
①a点之前
—— 静息电位
主要是K+外流 (协助扩散),
膜电位：内负外正。
②ac段
—— 动作电位的形成
Na+大量内流 (协助扩散),
膜电位：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
钠钾泵活动加强，泵入K＋泵出Na＋
Na+-K+泵通过将Na+泵出膜外,将K+泵入膜内,以维持膜外高Na+膜内高K+的状态,为下一次兴奋准备。(主动运输)
四、膜电位变化曲线解读
—— 一次兴奋完成后
注意：
（1）整个过程中，钠钾泵一直在发挥作用，并非只有ef段；
（2）整个过程中，K+始终膜内多于膜外，Na+始终膜外多于膜内；
（3）整个过程中，动作电位的传导不会随着时间而衰减。（特点二：不衰减性）
四、膜电位变化曲线解读
反射的发生不仅需要完整的反射弧，还需要适宜的刺激。如图所示将刺激强度逐渐增加(S1～S8)，一个神经细胞细胞膜电位的变化规律：
①刺激要达到一定的强度才能诱导神经细胞产生动作电位；
资料分析
②刺激强度达到S5以后，随刺激强度增加动作电位基本不变。
五、膜电位的影响因素
浓度变化 静息电位绝对值 动作电位峰值
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
不变
不变
变小
增大
不变
不变
增大
变小
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？
K+浓度只影响静息电位的绝对值。
Na+浓度只影响动作电位的峰值，
六、兴奋传导与电流表指针偏转问题
（1）刺激a点： 点先兴奋， 点后兴奋，电表发生 次相反偏转
(即先向 后向 偏转)
（2）刺激c点：b、d点 ，电表 发生偏转。
b
d
两
同时兴奋
不
左
右
下图是测量神经纤维膜电位变化情况的示意图，回答下列问题。
（4）刺激a点兴奋时：膜电位变化是 ，
膜内电位变化是 。
内负外正→内正外负
由负电位变为正电位
（3）刺激bc之间的一点： 点先兴奋， 点后兴奋，电表发生 次相反偏转
b
d
两
测量方法 测量图解 测量结果 测量目的
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外侧
测量
静息电位和动作电位
只能测量动作电位
七、膜电位的测量方法
1.传导形式： 。
电信号（或神经冲动）
3.传导过程：
刺激
兴奋时
局部电流
静息时
兴奋传导
①静息状态的电位称为 。
形成原因： 。
电位表现： 。
静息电位
细胞膜主要对K+有通透性，造成K+外流
内负外正
②兴奋时的电位称为 。
形成原因： 。
电位表现： 。
动作电位
细胞膜对Na+的通透性增加，Na+内流
内正外负
③兴奋部位和未兴奋部位之间由于 的存在而发生
，而形成 。
电位差
电荷移动
局部电流
④局部电流方向：
膜外: 部位流向 部位；膜内: 部位流向 部位。
兴奋传导的方向与膜 电流相同。
内
恢复静息电位
2.在离体神经纤维上的传导是 向的。
双
未兴奋
兴奋
兴奋
未兴奋
课堂小结
1.神经细胞处于静息状态时，细胞内外K＋和Na＋的分布特征是 ( )
A.细胞外K＋和Na＋浓度均高于细胞内
B.细胞外K＋和Na＋浓度均低于细胞内
C.细胞外K＋浓度高于细胞内，Na＋相反
D.细胞外K＋浓度低于细胞内，Na＋相反
D
习题巩固
无论是兴奋还是静息状态，
细胞外Na+高，细胞内K+高
2.听毛细胞是内耳中的一种顶端具有纤毛的感觉神经细胞。声音传递到内耳中引起听毛细胞的纤毛发生偏转，使位于纤毛膜上的K＋通道打开，K＋内流而产生兴奋。兴奋通过听毛细胞底部传递到听觉神经细胞，最终到达大脑皮层产生听觉。下列说法错误的是(　　)
A.静息状态时纤毛膜外的K＋浓度低于膜内
B.纤毛膜上的K＋内流过程不消耗ATP
C.兴奋在听毛细胞上以电信号的形式传导
D.听觉的产生过程不属于反射
A
习题巩固

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