資源簡介

(共21張PPT)
神經調節
第2章
第3節 神經沖動的產生和傳導
本節聚焦
興奮是如何在神經纖維上傳導的？
興奮在突觸處是如何傳遞的？
為什么不能濫用興奮劑和吸食毒品？
問題探討
短跑賽場上，發令槍一響，運動員會像離弦的箭一樣沖出。現在世界短跑比賽規則規定，在槍響后0.1 s內起跑被視為搶跑。
討論
1. 從運動員聽到槍響到作出起跑的反應，信號的傳導經過了哪些結構？
經過了耳(感受器)、傳入神經(聽覺神經)、神經中樞(大腦皮層-脊髓)、傳出神經、效應器(肌肉)等結構。
2.短跑比賽規則中關于“搶跑”規定的科學依據是什么？
人類從聽到聲音到作出起跑需要經過反射弧的各個結構，完成這一反射活動所需的時間至少需要0.1s。
一 興奮在神經纖維上的傳導
坐骨神經
腓腸肌
伽爾瓦尼在實驗室解剖青蛙，把剝了皮的蛙腿，用刀尖碰蛙腿上外露的神經時，蛙腿劇烈地痙攣，同時出現電火花。經過反復實驗，他認為痙攣起因于動物體上本來就存在的電，他還把這種電叫做“動物電”。
意大利醫生、生理學家
伽爾瓦尼（L.Galvani）
科學家做過如下實驗：在蛙的坐骨神經上放置兩個微電極，并將它們連接到一個電表上。
一 興奮在神經纖維上的傳導
1. 興奮與神經沖動的概念
興奮是指動物體或人體內的某些組織或細胞感受外界刺激后，由相對靜止狀態變為顯著活躍狀態的過程。
興奮是以電信號的形式沿著神經纖維傳導的，這種電信號也叫作神經沖動。
2. 興奮產生的條件:
①取決于組織本身的機能狀態，興奮的引起和興奮的維持依賴于可產生興奮的組織的新陳代謝；
②興奮的產生需要有適宜的刺激，這里的適宜既包括刺激的強度適宜，也包括刺激的時間適宜。
有人做過如下實驗：在蛙的坐骨神經上放置兩個微電極，并將它們連接到一個電表上。靜息時，電表沒有測出電位變化（圖2-6,①）,說明神經表面各處電位相等。當在圖示神經的左側一端給予刺激時，靠近刺激端的電極處（a處）先變為負電位，接著恢復正電位（圖2-6,②、③）;然后，另一電極處（b處）變為負電位，接著又恢復為正電位（圖2-6,③、④）。這說明在神經系統中，興奮是以電信號的形式沿著神經纖維傳導的，這種電信號也叫神經沖動（neural impulse)。
神經電信號的發現
+
+
-
+
+
-
+
+
①
②
③
④
a
b
a
b
a
b
a
b
圖2-6 神經表面電位差的實驗示意圖
a
b
+
+
①靜息時,電表 測出電位變化,說明神經表面各處電位 。
沒有
相等
刺激
-
②在圖示神經的左側一端給予刺激時， 刺激端 的電極處（a處）先變為 電位，接著 。
靠近
恢復正電位
負
-
③然后，另一電極（b處）變為 電位。
負
④接著又 。
恢復為正電位
一 興奮在神經纖維上的傳導
+
+
-
+
+
-
+
+
①
②
③
④
a
b
a
b
a
b
a
b
圖2-6 神經表面電位差的實驗示意圖
興奮是以電信號的形式沿著神經纖維來傳導的，這種電信號也被稱之為神經沖動。
神經沖動在神經纖維上是怎樣產生和傳導的？
一 興奮在神經纖維上的傳導
1.靜息狀態
在未受到刺激時，神經細胞外的Na+比膜內高，K+濃度比膜內低。靜息時，膜對K+的通透性大，造成K+外流，使膜外的陽離子濃度高于膜內，出現內負外正的現象，叫靜息電位。
一 興奮在神經纖維上的傳導
在受到刺激時，細胞膜對Na+的通透性增加，造成Na+內流，使膜內的陽離子濃度高于膜外，出現內正外負的現象，叫動作電位，此部位稱為興奮部位。
2.動作電位
一 興奮在神經纖維上的傳導
3.傳導與恢復
在興奮部位與未興奮部位之間由于電位差的存在，而發生了電荷移動，這樣就形成的局部電流。
局部電流刺激相鄰未興奮部位發生同樣的電位變化，如此進行下去，將興奮向前傳導，后方又恢復為靜息電位。
Na+內流
K+外流
一 興奮在神經纖維上的傳導
靜息狀態
未興奮部位
興奮狀態
興奮部位
刺激
刺激
興奮傳導方向
興奮傳導方向
K+外流
Na+內流
靜息電位
(外正內負)
動作電位
(外負內正)
局部電流
未興奮部位
刺激
Na+內流
電流方向？
一 興奮在神經纖維上的傳導
刺激
興奮傳導方向
興奮傳導方向
②興奮在反射弧中傳導方向：單向傳導
①興奮在離體的神經纖維上傳導方向：雙向傳導
在反射過程中，興奮只能從感受器傳到效應器，因此，在生物體內的反射弧上，興奮在神經纖維上的傳導方向是單向的。
雙向傳導的前提除神經纖維需離體之外，刺激還不能發生在神經元的端點；在中部刺激神經纖維，會形成興奮區，而兩側臨近的未興奮區與該興奮區都存在電位差，形成局部電流，因此可以雙向傳導。
神經鞘的絕緣性，跳躍式傳導
膜內局部電流方向：興奮部位→未興奮部位
膜外局部電流方向：未興奮部位→興奮部位
一 興奮在神經纖維上的傳導
丹麥生理學家斯科（Jens C.Skou）等人發現，鈉鉀泵是一種鈉鉀依賴的ATP酶，能分解ATP釋放能量，將膜外的K+運進細胞，同時將膜內的Na+運出細胞。細胞內K+濃度高，細胞外Na+濃度高，正是由鈉鉀泵維持的。
Na+內流，K+外流：協助擴散
Na+外流，K+內流：主動運輸
（鈉鉀泵）
神經細胞每興奮一次，會有部分Na+內流和部分K+外流，長此以往，神經細胞膜內高K+，膜外高Na+的狀態將不復存在。這個問題是如何解決的呢？
一 興奮在神經纖維上的傳導
4.膜電位的測量
＋
－
軸突
接膜電位記錄裝置
刺激
參考電極（相當于負接線柱）
記錄電極（相當于正接線柱）
一 興奮在神經纖維上的傳導
4.膜電位的測量
①a點之前
——靜息電位
主要表現為K+外流, 使膜電位表現為外正內負。
②ac段
——動作電位的形成
Na+大量內流,導致膜電位迅速逆轉,表現為外負內正。
③ce段
——靜息電位的恢復
K+大量外流,膜電位恢復為靜息電位后,K+通道關閉。
了解：為什么e點比a點低而不是持平？
恢復靜息電位的力道比較大，會使膜電位的恢復超過靜息電位值，產生一個比靜息電位還要負的電位，這種現象叫超極化。
一 興奮在神經纖維上的傳導
④ef段
——一次興奮完成后
Na+-K+泵將流入的Na+泵出膜外,將流出的K+泵入膜內,以維持細胞外Na+濃度高和細胞內K+濃度高的狀態,為下一次興奮做好準備。
拓展 膜電位的測量方法
拓展
槍烏賊的神經元是研究神經興奮的好材料。研究表明,當改變神經元軸突外Na+濃度的時候，靜息電位并不受影響，但動作電位的幅度會隨著Na+濃度的降低而降低。
（1）請對上述實驗現象作出解釋。
靜息電位與神經元內的K+外流相關而與Na+無關，故神經元軸突外Na+濃度的改變不影響靜息電位。動作電位與神經元外的Na+內流相關，細胞外Na+濃度降低，細胞內外Na+濃度差變小，Na+內流減少，動作電位值下降。
（2）若要測定槍烏賊神經元的正常電位，應該在何種溶液中測定？為什么？
要測定槍烏賊神經元的正常電位，應在鈉鉀離子濃度與內環境相同的環境中進行。因為體內的神經元處于內環境之中，其鈉鉀離子具有一定的濃度， 要使測定的電位與體內的一致，也就必須將神經元放在鈉鉀離子濃度與體內相同的環境中。
拓展
溶液中離子濃度變化 靜息電位變化 動作電位變化
適當降低溶液中 Na+濃度
適當增加溶液中 Na+濃度
適當降低溶液中 K+濃度
適當增加溶液中 K+濃度
不變
峰值下降
不變
峰值上升
上升
不變
不變
下降
課堂小結
興奮在神經纖維上的傳導
膜電位
傳導方式
特 點：
靜息電位
動作電位
鉀離子外流
外正內負
影響因素：鉀離子的濃度差
協助擴散
鈉離子內流
外負內正
影響因素：鈉離子的濃度差
電信號
電流方向
膜內：與興奮傳導方向相同
膜外：與興奮傳導方向相反
雙向傳導
注：在反射弧中，興奮是單向傳遞的
拓展
【例】請回答以下有關電流表指針偏轉的問題。
(1)未受刺激時,電流表指針　　 　。
(2)若在d處給予適宜刺激,電流表指針　　 　 。
(3)若在ab中點c處給予適宜刺激,電流表指針　 　　。
不偏轉
發生兩次方向不同的偏轉
先左后右
不偏轉
練習鞏固
下圖是測量神經纖維膜電位變化情況的示意圖,相關敘述錯誤的是(　　)
A.圖甲中指針偏轉說明膜內外電位不同,測出的是動作電位
B.圖甲中的膜內外電位不同,主要是由K+外流形成的
C.圖乙中刺激神經纖維會引起指針發生兩次方向相反的偏轉
D.圖乙中產生的興奮會以局部電流的形式向兩側快速傳導
A
(2022·山東名校聯考)耳蝸中的毛細胞能感知聲音，其基底部浸浴在外淋巴液中，頂部浸浴在內淋巴液中。外淋巴液和一般細胞外液的成分類似；內淋巴液卻相反，其中含有較高濃度的K＋(高于毛細胞細胞內液的K＋濃度)和較低濃度的Na＋。下列敘述正確的是(　　)
A.未受刺激時毛細胞基底部和頂部膜兩側的電位差相等
B.毛細胞受到刺激時內淋巴液中的Na＋內流進入毛細胞
C.內淋巴液中含有較高濃度的K＋與主動運輸無關
D.K＋可以通過毛細胞基底部外流進入外淋巴液
D
解析　毛細胞基底部浸浴在外淋巴液中，此處膜兩側的電位差是外淋巴液和毛細胞細胞內液的電位差，毛細胞頂部浸浴在內淋巴液中，此處膜兩側的電位差是內淋巴液和毛細胞細胞內液的電位差，由于內淋巴液和外淋巴液的成分不同，因此兩處的電位差并不相等，A錯誤；由于內淋巴液與細胞內液的成分相似，因此內淋巴液和毛細胞細胞內液中Na＋濃度相差不大，毛細胞受到刺激時，
Na＋難以內流，B錯誤；內淋巴液含有較高濃度的K＋，且高于細胞內液的K＋濃度，建立起這樣的離子濃度梯度需要主動運輸的參與，C錯誤；外淋巴液與普通細胞外液的成分相似，因此其K＋濃度較低，而毛細胞細胞內液中K＋濃度較高，因此K＋可以通過毛細胞基底部外流進入外淋巴液，D正確。
練習鞏固

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