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第2课时 动作电位的产生和传导
第1节 神经调节
01
02
通过分析电位产生的机理及相关曲线的解读，养成科学思维的习惯。
用结构和功能观以及稳态与平衡观认识兴奋在神经纤维上的产生及传导机制，渗透生命观念。
通过了解神经冲动的传导在医学上的应用，培养学生的社会责任。
03
一、生物电的发现
两种金属导体在蛙的肌肉和神经之间建立回路，肌肉会收缩。
使用蛙坐骨神经-腓肠肌标本进行“无金属收缩实验”， 验证生物存在电信号。
1786年一天，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”。
概念：人体内的活细胞或组织都存在复杂的电活动，这种电活动称为生物电
现象。
产生原因：生物电是由细胞质膜两侧的电位差或电位差的变化引起的。
特点：当生物细胞或组织所处的环境发生变化时，常会引起细胞代谢等生命活动的改变。目前已经知道，人体和各器官表现的电现象，是以细胞水平的生物电现象为基础的，而细胞生物电的产生又是质膜内外两侧带电离子的不均匀分布和跨膜移动的结果。
一、生物电的发现
（1）概念：生理学中，将能引起机体细胞、组织、器官或整体的活动状态发生变化的任何内外环境变化因子都称为刺激。
二、动作电位的产生
1.刺激
（2）种类：机械刺激、化学刺激、温度刺激、电刺激等。
（3）特点：一种感受器或细胞常对某种特定性质的刺激最为敏感。
一定强度的刺激
皮肤中的触觉感受器对一些机械刺激较为敏感
视网膜感光细胞对光的刺激较为敏感
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
比较：细胞内、外的Na+和K+的浓度，它们的分布什么特点？
Na+细胞外>细胞内
K+细胞内>细胞外
1.什么是静息电位？
2.静息电位是如何产生的？
阅读教材12页内容，回答以下问题：
在细胞未受刺激时，神经细胞膜内外两侧存在外正内负的电位差。
细胞处于安静状态时，膜外的Na+浓度比膜内高，K+浓度比膜内低，而神经细胞质膜对不同离子的通透性各不相同。
静息状态下，K+通道开放，K+大量外流，形成膜外为正电位、膜内为负电位的电位差，形成静息电位，此时细胞质膜的状态为“极化”。
协助扩散
2.静息电位
＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋
－－－－－－－－－－－－
＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋
－－－－－－－－－－－－
静息电位
Na+
膜外
膜内
膜外
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+
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+
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+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
2.静息电位
资料　1949年，霍奇金和卡茨用不含Na＋的等渗透压的右旋糖代替海水，在两分钟之内，动作电位消失，而加含Na＋的海水后，在一分半钟左右恢复了原有的动作电位。细胞外Na＋浓度如果增加，也可以加快动作电位的上升速度、加大动作电位的幅度。
动作电位形成的原因是 向膜 (填“内”或“外”)跨膜转运，跨膜运输的方式是 。
Na＋
内
协助扩散
3.动作电位
＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋
－－－－－－－－－－－－
＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋
－－－－－－－－－－－－
动作电位
－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋
＋＋－－－－－－－－－－
－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋
＋＋－－－－－－－－－－
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+
①静息电位的细胞质膜。
Na+通道
K+通道
②受刺激后，Na+通道打开，细胞质膜开始去极化。
K+
K+
Na+
③更多Na+内流，细胞质膜进一步去极化。
K+
Na+
Na+
极化
外正内负
外负内正
K+
④Na+通道关闭。
⑤更多K+通道开放，细胞质膜复极化。
K+通道
Na+通道
⑥细胞质膜由超极化恢复到静息状态。
K+
Na+
K+
K+
外正内负
Na+-K+泵
极化：
去极化：
复极化：
超极化：
Na＋－K＋泵：
细胞在静息状态下，K+通道开放，K+大量外流，形成膜外为正电位、膜内为负电位的电位差，形成静息电位，此时细胞质膜的状态。
当细胞受到适宜的刺激，细胞质膜上Na+通道打开，Na+迅速大量内流，形成膜外为负电位、膜内为正电位的电位变化。
在去极化到达膜电位最大值(峰值)时，Na+通道关闭。随后，由于K+通过K+通道大量外流，膜两侧电位又转变为”外正内负“状态。
膜的去极化和复极化构成了动作电位的主要部分，而细胞质膜在恢复到静息电位之前，会发生一个低于静息电位的过程。
将3个Na+泵出细胞的同时，将2个K+泵入细胞。对维持细胞质膜的电位平衡具有重要作用。
① ab段——静息电位
K+外流，协助扩散
② bd段——动作电位的形成
Na+内流，协助扩散
③ de段——静息电位的恢复
Na+通道关闭，K+通道短暂打开，K+大量外流，膜电位恢复为静息电位。
K+外流，协助扩散
4.膜电位变化曲线
④ ef段—— 一次兴奋完成后，钠钾泵将流入细胞内的Na+泵出膜外，将流出细胞的K+泵入膜内，以维持细胞内K+浓度高和细胞外Na+浓度高的状态，为下一次兴奋做好准备。
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？
Na+出细胞，K+进细胞：
主动运输（钠钾泵）
思考·讨论
？
活动探究：在箭头处给予离体神经纤维适宜的刺激，请绘制兴奋产生和传导示意图
a b c
兴奋在无髓神经纤维上的传导
三、动作电位以电信号的形式在神经纤维上传导
观察图1-1-8，思考动作电位的形成及在无髓神经纤维上传导的特点：
未受刺激，细胞质膜主要对 K+有通透性，造成 K+外流，使膜外阳离子浓度高于膜内，从而使膜两侧电位为 外正内负——静息电位。
Na+（多）
K+ （多）
Na+（多）
- - - - -
- - - - -
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Na+
受刺激部位细胞质膜对Na+通透性增大，Na+迅速内流，形成动作电位，使膜两侧电位暂时变为外负内正。
膜内（Na+浓度低）
膜外（Na+浓度高）
未兴奋部位
兴奋部位
未兴奋部位
膜外（Na+浓度高）
兴奋的传导方向
分析兴奋在离体神经纤维上的传导方向：如果在神经纤维中间给予刺激，兴奋会如何传导？
(1)图中膜内、外都会形成局部电流，请说出它们的电流方向(用字母和箭头表示)。
(2)在此情况下兴奋传导的方向是怎样的(用字母和箭头表示)？ 。
(3)根据(1)和(2)，分析兴奋传导的方向与哪种电流方向一致？兴奋的传导有什么特点？
膜内的电流方向是a←b→c，膜外的电流方向是a→b←c。
a b c
a←b→c
兴奋传导的方向与膜内局部电流方向一致。
双向传导
图1 反射弧中的某一神经
图2 离体的枪乌贼某一神经
观察分析：这两个图有什么不一样？为什么？
注意：在生物体内，通常兴奋来自感受器，因此，兴奋在生物体内的反射弧上的传导是单向传导，而刺激离体的神经纤维中间任意一点，兴奋沿神经纤维双向传导。
动作电位在有髓神经纤维上的传导
胞体
髓鞘
有髓鞘处的跨膜电流明显减小，膜电位的波动达不到产生动作电位的阈电位
郎飞结
两段髓鞘之间有一个无髓鞘裸露区的结构，此处离子通道密集，容易形成跨膜电流并达到阈电位
有髓神经纤维上的动作电位不能在节间区产生，而只能在郎飞结处产生。因此，局部电流会直接从一个郎飞结流向下一个郎飞结。
动作电位在有髓神经纤维上的传导：动作电位在有髓神经纤维上从一个郎飞结跨越节间区后“跳跃”到下一个郎飞结的传导方式，称为跳跃式传导。
在完成一个反射的过程中，兴奋要经过多个神经细胞。一般情况下，相邻的两个神经细胞并不是直接接触的。
当兴奋传导到一个神经细胞的末端时，它是如何传递到另一个神经细胞的呢
四、神经冲动在神经细胞之间通常以化学信号传递
突触小体：神经元的轴突末梢经过多次分支，最后每个小枝末端膨大，呈杯状或球状。
突触小体可以与其他神经元的细胞体或树突等相接近，共同形成突触。
突触小泡
线粒体
神经递质
突触小体
神经递质受体
突触前膜
突触间隙
突触后膜
上一个神经元的轴突末梢（突触小体）部分细胞膜
下一个神经元的树突或细胞体的部分细胞膜
突触
突触的常见类型
A．轴突—细胞体型
B．轴突—树突型
突触的传递过程
①兴奋到达突触前膜所在的 ，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
递质-受体复合物
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
电信号
化学信号
电信号
（1）单向传递：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。因此，神经元之间兴奋的传递只能是单方向的。
兴奋在神经元之间传递的特点
（2）突触延搁：由于突触处的兴奋传递需要通过化学信号的转换，以及神经递质的释放、扩散和对突触后膜的作用都需要一定的时间，因此兴奋在突触处的传递速度比在神经纤维上传导慢。
神经递质：神经递质是由神经末梢释放的，可与突触后膜上的受体作用，并能快速而精准地发挥调节作用。
种类
胞吐（体现生物膜的流动性）
释放方式：
迅速被降解或回收进细胞，以免持续发挥作用
胆碱类（如乙酰胆碱）
单胺类（如多巴胺、肾上腺素、5-羟色）
氨基酸类（如甘氨酸、谷氨酸、天冬氨酸）
引起下一个神经元兴奋或抑制
作用：
去向：
（1）兴奋性递质：能对突触后神经细胞产生兴奋性影响
当乙酰胆碱与突触后膜上的受体相结合时，可引起突触后膜上Na+通道的打开，Na+进入突触后细胞的速度比K+离开突触后细胞的速度快，突触后膜上的相应位置发生去极化，即产生兴奋性突触后电位。
（2）抑制性递质：能对突触后神经细胞产生抑制性影响
当甘氨酸与突触后膜上的受体相结合时，可引起突触后膜上Cl-通道打开，Cl-迅速进入突触后细胞，突触后膜上的相应位置发生超极化，即产生抑制性突触后电位。
项目 神经纤维上的兴奋传导 神经元之间的兴奋传递
涉及细胞数 个神经元 个神经元
结构基础
形式 信号 信号→ 信号→ 信号
方向 可 向传导 向传递
速度
效果 使 部位兴奋 使 神经元兴奋或
；
单
多
神经纤维
突触
电
电
化学
电
双
单
迅速
较慢
未兴奋
下一个
抑制
神经肽与毒品成瘾有关
知识链接
在突触处，轴突会释放一些具有神经递质作用的多肽，称为神经肽。例如，由脑神经细胞的轴突所释放的脑啡肽有抑制疼痛信息传导的作用，由脑千内神经细胞所释放的内啡肽也会减弱人体对疼痛的感觉。鸦片及其衍生物(如吗啡和海洛因)等毒品也具有镇痛作用。原因是吗啡和海洛因的结构与脑啡肽和内啡肽十分相似，它们也能与脑啡肽和内啡肽的受体相结合而发生镇痛作用。所以，人们有时将脑啡肽和内啡肽统称为内源性麻醉剂。
神经肽与毒品成瘾有关
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在正常情况下，神经细胞释放神经递质(神经肽)是有序的，但是一些毒品会促进神经递质(神经肽)耗竭性的释放，由此产生持续的、病理性的兴奋状态，引起神经系统功能紊乱。
多次吸食毒品后，吸食者虽然理智上知道吸食毒品的危害性，但吸食成瘾者需要毒品的刺激才能维持正常状态，这就是毒品成瘾的重要原因之一。
2.根据对静息电位和动作电位的认识，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.动作电位产生的原因是Na+大量内流，需要载体蛋白的协助，并消耗能量
C.静息电位的恢复过程中，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增强而不断加大
1.兴奋的传导只能是单向的，下列关于这点的叙述不正确的是
A.突触小体中有突触小泡，突触小泡中有神经递质
B.神经递质释放到突触间隙中，使另一个神经元兴奋或抑制
C.突触后膜中的突触小泡内没有神经递质存在
D.兴奋只能从一个神经元的轴突传递到另一神经元的胞体或树突
C
C

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