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第3节 神经冲动的产生和传导
课时1 兴奋在神经纤维上的传导
第2章 神经调节
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？
问题探讨
神经中枢
效应器
传出神经
听觉感受器
传入神经
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？
问题探讨
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。
生物科学史—生物电的发现
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？
【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。
生物科学史—生物电的发现
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
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。
生物科学史—生物电的发现
将电位计的一个电极刺入细胞膜内，而另一个电极留在细胞膜外。瞬间记录仪上出现了一个电位跃变。说明：神经细胞未受到刺激时，细胞膜内外存在 ，且 _______比_______低 70 mV。
当微电极都插在细胞膜外时，电位计无示数，随意调整电极位于膜外的位置，电位计均无示数，说明：____________________________
神经细胞外各处的电位相等。
电位差
膜内
膜外
当膜未受刺激时：
膜未受刺激时，膜内电位低，膜外电位高，细胞膜两侧的电位表现为内负外正，称为静息电位。
理论上细胞内液和外液都是电中性的，为什么膜内外却存在电位差呢？
静息电位的形成
＋
－
生物电是如何产生的？生物体内什么物质带电？举例说明。
静息电位的形成
如何解释膜未受刺激时，膜内外就存在电位差（静息电位）？
假设1：静息电位是K+外流导致的。
假设2：静息电位是Cl-内流导致的。
细胞外液中主要的阳离子和阴离子是 ；
细胞内液中主要的阳离子是 ，
带负电的主要是 。
膜内外离子分布不均衡是 运输所致。
理想神经元分析：
细胞外液
单位：mmol/L
3 K+
117 Na+
120 Cl-
0 A-
细胞内液
90 K+
30 Na+
4 Cl-
116 A-
—
—
—
—
—
+
+
+
+
+
Na+和Cl-
K+
蛋白质（A-）
主动
【资料3】 科学家通过实验发现：改变细胞外液K＋浓度，静息电位会发生显著变化。例如增大膜外K＋浓度，静息电位会由-70mV变为-60mV。
改变Cl-浓度，未受刺激时膜电位基本没有变化。
据以上资料可知：静息电位形成的原因是 向膜 (填“内”或“外”)跨膜转运，跨膜运输的方式是 。
K＋
外
协助扩散
静息电位的形成
K+顺浓度梯度向膜外扩散（K+外流）
膜电位变现为：内负外正
①神经细胞膜内K+浓度比膜外高。
②静息状态下，细胞膜上K+通道蛋白打开。
静息电位形成的原因：
动作电位的形成
枪乌贼巨轴突
枪乌贼巨轴突
刺激
静息电位 ：神经纤维未受刺激时的状态
动作电位 ：神经纤维受刺激时的状态
①
②
动作电位的形成
①为 电位，
电位表现为 。
原因是 。
K+外流
静息
内负外正
1、②对应的时间里，膜内外的电位发生了什么变化？
膜内电位逐渐 ，
膜外电位逐渐 。
d点的电位表现为 。
升高
降低
2、如何解释刺激神经细胞膜时，膜内电位逐渐升高，膜外电位逐渐降低（动作电位）？
内正外负
假设：动作电位是Na+内流导致的。
K+外流
动作电位的形成
【资料4】科学家用不含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。
据以上资料可知：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
Na+顺浓度梯度向膜内扩散（Na+内流）
膜电位变现为：内正外负
①神经细胞膜外Na+浓度比膜外高。
②受到刺激时，细胞膜上Na+通道蛋白打开。
动作电位形成的原因：
①
②
③
静息电位的恢复
④
1、③对应的时间里，膜电位发生了什么变化？可能是什么原因引起的？
逐渐恢复为 ，
原因是 。
静息电位
K+外流（协助扩散）
2、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？
K+外流
Na+内流
钠钾泵：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。维持细胞内K+浓度高，细胞外Na+浓度高。
K+外流
钠钾泵
（主动运输）
局部电流的形成
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＋
- - - -
++++
++++
++++
++++
++++
++++
++++
++++
- - - -
- - - -
- -
- - - -
- - - -
- - - -
- -
+ + + +
+ + + +
- - - -
- - - -
+ + + +
+ + ++
- - - -
- - - -
Na＋
Na＋
+ + + +
+ + + +
- - - -
- - - -
Na＋
Na＋
Na＋
Na＋
Na＋
Na＋
-
+
-
-
-
-
-
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-
-
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-
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-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
兴奋部位
未兴奋部位
未兴奋部位
刺激
局部电流的形成
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
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
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)
膜电位变化曲线解读
—— 一次兴奋完成后
注意：
膜电位变化曲线解读
（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。
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。
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，
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
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
兴奋在神经纤维上的传导 小结

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