2.3神經(jīng)沖動的產(chǎn)生和傳導第二章

神經(jīng)調節(jié)2.3.1興奮在神經(jīng)纖維上的傳導

精彩瞬間短跑賽場上，發(fā)令槍一響，運動員會像離弦的箭一樣沖出?，F(xiàn)在世界田徑比賽規(guī)則規(guī)定，在槍響后0.1s內(nèi)起跑被視為搶跑。（1）運動員從聽到發(fā)令槍響到做出起跑反應，信號的傳導經(jīng)過了哪些結構？

問題探討耳蝸（感受器）傳入神經(jīng)神經(jīng)中樞（大腦皮層）神經(jīng)中樞（脊髓）傳出神經(jīng)效應器（傳出神經(jīng)末梢和它支配的肌肉）（2）短跑比賽中判定運動員“搶跑”的依據(jù)是什么？人類從聽到聲音到作出反應起跑，完成這一反射活動所需的時間至少需要0.1s。

問題探討運動員聽到信號后神經(jīng)產(chǎn)生興奮，如何在神經(jīng)纖維上傳導？如何在神經(jīng)元之間傳遞？蛙坐骨神經(jīng)-腓腸肌標本坐骨神經(jīng)腓腸肌意大利醫(yī)生、生理學家伽爾瓦尼

生物電的發(fā)現(xiàn)

1786年的一個偶然發(fā)現(xiàn)：掛在鐵柵欄銅鉤上的蛙腿在風的吹動下左右搖晃，蛙腿一碰到鐵柵欄，就能觀察到較明顯的收縮。伽爾瓦尼認為這種收縮是肌肉內(nèi)部流出來并沿著神經(jīng)到達肌肉表面的電流刺激引起的，即動物的組織可以產(chǎn)生生物電。兩種金屬導體在蛙的肌肉和神經(jīng)之間建立回路，肌肉會收縮?！盁o金屬收縮實驗”：在蛙坐骨神經(jīng)-腓腸肌標本中，截斷蛙的坐骨神經(jīng)可以導致蛙腓腸肌收縮，驗證生物存在電信號。一、興奮在神經(jīng)纖維上的傳導坐骨神經(jīng)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(jīng)時，蛙腿劇烈地痙攣，同時出現(xiàn)電火花。經(jīng)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(yī)生生理學家伽爾瓦尼ab++刺激--實驗過程①靜息時，電表

測出電位變化，說明神經(jīng)表面各處電位

。②在圖示神經(jīng)的左側一端給予刺激時，

刺激端的電極處（a處）先變?yōu)?/p>

電位，接著

。③然后，另一電極（b處）變?yōu)?/p>

電位。④接著又

。沒有相等靠近恢復正電位負負恢復為正電位共發(fā)生了兩次方向相反的偏轉興奮是以電信號的形式沿著神經(jīng)纖維來傳導的，這種電信號也被稱之為神經(jīng)沖動。結論：思考：神經(jīng)沖動在神經(jīng)纖維上是怎樣產(chǎn)生和傳導的？神經(jīng)表面電位差的實驗示意圖1.神經(jīng)沖動的產(chǎn)生靜息電位產(chǎn)生機制神經(jīng)細胞膜外的Na+濃度高，膜內(nèi)K+濃度高。

靜息時，膜對K+的通透性大，即K+通道蛋白開放，造成K+外流，使膜外的陽離子濃度高于膜內(nèi)，細胞膜兩側的電位表現(xiàn)為內(nèi)負外正，稱為靜息電位。Na+膜外膜內(nèi)膜外++++++++++++++----------------------------++++++++++++++K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+K+Na+Na+Na+K+K+K+靜息電位產(chǎn)生機制動畫演示K+Na+K通道Na通道膜外膜內(nèi)內(nèi)負外正K+外流動作電位產(chǎn)生機制Na+膜外膜內(nèi)膜外++++++++++++++----------------------------++++++++++++++K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+K+Na+Na+Na+K+K+K+K+Na+在受到刺激時，細胞膜對Na+的通透性增加，造成Na+內(nèi)流，這個部位的膜兩側出現(xiàn)暫時性的電位變化，出現(xiàn)內(nèi)正外負的現(xiàn)象，叫動作電位。K+Na+K通道Na通道膜外膜內(nèi)動畫演示內(nèi)正外負Na+內(nèi)流2.神經(jīng)沖動的傳導思考：興奮部位的電位表現(xiàn)為內(nèi)正外負，鄰近的未興奮部位仍然是內(nèi)負外正，在興奮部位和未興奮部位之間會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？局部電流的形成興奮部位與未興奮部位之間由于電位差發(fā)生電荷移動形成局部電流，如此依次進行下去，興奮不斷地向前傳導，后方恢復靜息電位。Na＋

Na＋

----++++++++++++++++++++++++++++++++----------------------------++++++++--------++++++++--------Na＋

Na＋

++++++++--------Na＋

Na＋

Na＋

Na＋

Na＋

Na＋

思考：興奮傳導過程膜內(nèi)外電流方向一致嗎、與興奮傳導方向有什么關系呢？局部電流與興奮傳導-+-------------------------------------------------+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++興奮部位未興奮部位未興奮部位刺激膜外從未興奮部位傳導到興奮部位，與興奮傳導方向相反。膜內(nèi)從興奮部位傳導到未興奮部位，與興奮傳導方向相同。在神經(jīng)纖維上雙向傳導電信號（局部電流、神經(jīng)沖動）從興奮部位傳導到未興奮部位。興奮傳導形式：興奮傳導方向：興奮傳導特點：局部電流方向：思考：以上是用蛙的坐骨神經(jīng)實驗，那么興奮在生物體內(nèi)反射弧上的傳導是也雙向傳導的嗎？興奮在神經(jīng)纖維上的傳導方向解析在中部刺激神經(jīng)纖維，會形成興奮區(qū)，而兩側臨近的未興奮區(qū)與該興奮區(qū)都存在電位差，都可以產(chǎn)生電荷移動，形成局部電流，因此可以雙向傳導。在離體的神經(jīng)纖維上：雙向傳導在反射過程中，總是從感受器一端接受刺激產(chǎn)生興奮然后傳向另一端，再加上反射弧中的突觸也決定興奮在反射弧中的傳導方向是單向的。在反射弧上：單向傳導思考：神經(jīng)細胞每興奮一次，會有部分Na+內(nèi)流和部分K+外流，長此以往，神經(jīng)細胞膜內(nèi)高K+膜外高Na+的狀態(tài)將不復存在。這個問題如何解決呢？丹麥生理學家斯科（JensC.Skou）等人發(fā)現(xiàn)，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(nèi)的Na+運出細胞。細胞內(nèi)K+濃度高，細胞外Na+濃度高，正是由鈉鉀泵維持的。Na+進細胞，K+出細胞：協(xié)助擴散Na+出細胞，K+進細胞：主動運輸（鈉鉀泵）補充拓展①K+在整個過程中都是由高濃度到低濃度運輸，K+外流需要通道蛋白的

協(xié)助，屬于被動運輸(協(xié)助擴散)；②Na+在動作電位產(chǎn)生時內(nèi)流，Na+的內(nèi)流需要通道蛋白，同時從高濃度到低濃度運輸，故屬于被動運輸(協(xié)助擴散)；③一次興奮完成后，鈉鉀泵將流入的Na+泵出膜外，將流出的K+泵入膜內(nèi)，以維持細胞外Na+濃度高和細胞內(nèi)K+濃度高的狀態(tài)，為下一次興奮做好準備，屬于主動運輸,需消耗能量。拓展：膜電位變化曲線圖分析刺激①a點之前——靜息電位主要表現(xiàn)為K+外流，使膜電位表現(xiàn)為外正內(nèi)負。②ac段——動作電位的形成Na+大量內(nèi)流，導致膜電位迅速逆轉，表現(xiàn)為外負內(nèi)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。刺激④ef段——一次興奮完成后鈉鉀泵將流入的Na+泵出膜外,將流出的K+泵入膜內(nèi),以維持細胞外Na+濃度高和細胞內(nèi)K+濃度高的狀態(tài),為下一次興奮做好準備。a-c：Na+內(nèi)流（協(xié)助擴散）c-e：K+外流（協(xié)助擴散）e-f：泵出Na+，泵入K+（主動運輸）刺激注意：①整個過程中，鈉鉀泵一直在發(fā)揮作用，并非只有ef段。②整個過程中，細胞膜內(nèi)K+始終比膜外多，Na+始終比膜外少。細胞外液Na+、K+濃度對電位峰值的影響細胞外Na+濃度增加

細胞外Na+濃度降低細胞外K+濃度增加細胞外K+濃度降低

靜息電位不變，動作電位的峰值變大靜息電位不變，動作電位的峰值變小靜息電位絕對值變小靜息電位絕對值變大Na+濃度只影響動作電位的峰值；K+濃度只影響靜息電位的絕對值。判斷正誤1.興奮在離體神經(jīng)纖維上以電信號的形式雙向傳導。()2.靜息時,神經(jīng)細胞膜對K+的通透性低于Na+。(

)3.動作電位的形成由Na+內(nèi)流引起,不消耗能量。()

4.靜息電位是由K+外流形成的,外流的方式為主動運輸。(

)

5.神經(jīng)纖維受到刺激后，膜內(nèi)和膜外的局部電流方向相反。()6.在完成反射活動的過程中，興奮在神經(jīng)纖維上的傳導方向是雙向的(

)

×√×√×√課后練習1.如圖表示一段離體神經(jīng)纖維的S點受到刺激而興奮時，局部電流和神經(jīng)興奮的傳導方向(彎箭頭表示膜內(nèi)、外局部電流的流動方向，直箭頭表示興奮傳導方向)，正確的是（

）C課后練習2.河豚