1.2.3

神經(jīng)沖動的產(chǎn)生和傳導(dǎo)興奮是指動物體或人體內(nèi)的某些細胞或組織(如神經(jīng)組織)感受外界刺激后，由相對靜止狀態(tài)變?yōu)轱@著活躍狀態(tài)的過程。一、靜息電位二、動作電位三、興奮的產(chǎn)生和在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)四、興奮在神經(jīng)細胞之間的傳遞五、興奮劑和毒品成癮的原理光合

作用這表明，在神經(jīng)系統(tǒng)中，興奮以電

信

號的形式傳導(dǎo)，這種電信號也叫神經(jīng)沖動。a

ba

ba

ba

b興奮的實質(zhì)是電流，電流是如何產(chǎn)生的?產(chǎn)生電流要求有電位差，所以需要測量神經(jīng)細胞

膜的電位變化。蛙的神經(jīng)由許多神經(jīng)纖維經(jīng)構(gòu)成，如何研究單個神經(jīng)纖維上的神經(jīng)沖動呢?胞

外

微

電

極伏特計質(zhì)膜

一胞內(nèi)微電極神

經(jīng)

纖

維B神

經(jīng)

纖

維A軸突接膜電位

記錄裝置問題：膜未受刺激時，膜內(nèi)電位低，膜外電位高，記住外

正

內(nèi)

負

，稱

為靜

息

電

位

。

理論上細胞內(nèi)液和外液都是電中性的，為

什么膜內(nèi)外卻存在電位差呢?2

4

時間(msec)十

十

+

十+

+

+

十刺激+40-40-60-800

1膜

電

位

(

m

V

)Na+是細胞外液主要的陽離子，K+是細胞內(nèi)液主要的陽離子；Cl-是細胞外

液主要的陰離子。膜內(nèi)外離子分布不均

衡是主動運輸所致。細胞內(nèi)外液是電中

性的

。思考、如何解釋膜未受刺激時，膜內(nèi)外就存在電位差?假設(shè)1:靜息電位是K+外流導(dǎo)致的。假設(shè)2:靜息電位Cl-內(nèi)流導(dǎo)致的。細胞內(nèi)90

K+30

Na+4

Cl-116

A十十單

位

：mmol/L理想神經(jīng)元(模型)分析細胞外3

K+117

Na+120

Cl-0A實驗結(jié)果顯示：只有改變K+濃度，靜息電位才會發(fā)生顯著變化。例如，增大膜外K+濃度(加鉀鹽),靜息電位會由-70mV

變

為-60mV。改變Cl-濃度，未受刺激時膜電位基本沒有變化。K+外流0

2

3

4

時間

(msec)+40740-—80—膜

電

位

(m

V

)膜片鉗單個離子通道K+外流0234膜片鉗技術(shù)可以測定單個離子通道的開閉情況

導(dǎo)致的膜電位變化。研究

發(fā)現(xiàn)：靜息電位是一種K+

通道一直處于開放狀態(tài)所

引起的K+外流所導(dǎo)致的。時

間(msec)+4070-40

·-60—80—一、靜息電位二、動作電位三、興奮的產(chǎn)生和在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)四、興奮在神經(jīng)細胞之間的傳遞五、興奮劑和毒品成癮的原理光合

作用Na+思考、②對應(yīng)的時間里，膜內(nèi)外的

電位發(fā)生了什么變化?

膜內(nèi)電位逐漸升高K+②

+400-40-60一

80Na+0②①0

1細胞外3

K+117

Na+120

Cl-

0A?4細胞內(nèi)90

K+30

Na+4

Cl-116

A單位：

mmol/L①K+23神經(jīng)細胞膜上有一些門控的Na+通道，膜未受刺激時，這些通道是關(guān)閉的，膜受刺激時，受刺激部位的Na+通道短暫開放，部分Na+

內(nèi)流，使膜內(nèi)電位逐漸升高，并超過膜外，膜電位出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。海水，100%[Na],50%[Na],33%[Na]2時

間

/ms—80—①023

40

②-40

·-6040200·20-40-60-800動

作

電

位

/

n

V神經(jīng)細胞膜上也有一些門控的K+通道，

膜未受刺激時，這些通道是關(guān)閉的。膜受刺激時，受刺激部位

的K+

通道短暫開放(但開放時間晚于Na+門控通道),部分K+

外

流，使膜外電位又逐漸升高。2一種K+通道一直開放，另一種K+通道隨電壓變化開放或關(guān)閉。Na+

Na+③細

胞

外鈉

鉀

泵20--40·-60·80①0細

胞

內(nèi)②一、靜息電位二、動作電位三、興奮的產(chǎn)生和在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)四、興奮在神經(jīng)細胞之間的傳遞五、興奮劑和毒品成癮的原理光合

作用十十

十十

十十

+

十

十

十：十

十

十

十

十

十

十

十

十

二

—

一

—

十

十

十

十

十

十

十

十Na+上

+

+

+

+K+的濃度高K+Na+鈉

鉀

泵Na+的濃度高刺激十

+

+

+

+

+

+

+

十

十

+

十

十

十

十

+十

十

十刺激++++++++刺激十

+

十++++++++靜息時興奮時細胞膜上的電位膜外十一膜內(nèi)一十局部電流方向膜外未興奮→興奮膜內(nèi)興奮→未興奮刺激十

+

+

+

+

+

+

+十

+十

+

十

+

十

十

+

+汁

+

+

+

+

+

+

+興奮在神經(jīng)纖維上傳導(dǎo)的實質(zhì)：神經(jīng)纖維受刺激的部位產(chǎn)生局部電流后，由于門控的鉀離子通道短暫的開放，受刺激部位又會恢復(fù)靜息電位(外正內(nèi)負),但產(chǎn)

生的局部電流可以作為一個新的刺激，刺激相鄰的未興奮部位膜上的Na+

通道依

次開放，局部電流就想波浪一樣沿著神經(jīng)纖維傳導(dǎo)。刺激十

十

十

+十

十十

+

+

+興奮部位Na+內(nèi)流動作電位：外負內(nèi)正電位(電勢)差局部電流新的刺激口靜息部位(可興奮)■靜息部位(剛興奮)■興奮部位興奮傳導(dǎo)方向靜息部位K+外流靜息電位：外正內(nèi)負刺激十十

十十

十十

+

十

十

十：十

十

十

十

十

十

十

十

十

二

—

一

—

十

十

十

十

十

十

十

十Na+上

+

+

+

+K+的濃度高K+Na+鈉

鉀

泵Na+的濃度高刺激十

+

+

+

+

+

+

+

十

十

+

十

十

十

十

+十

十

十口

靜息部位(可興奮)■靜息部位(剛興奮)■興奮部位刺激人為刺激離體神經(jīng)纖維的中部，產(chǎn)生的興奮可向兩邊雙向傳導(dǎo)。在反射弧中，興奮的傳導(dǎo)是單方向的。因為，在反射弧中受刺激的是感受器(感覺神經(jīng)細胞的樹突),興奮只能由感覺神經(jīng)元的樹突傳向胞體，再

傳向軸突，最后傳給中間神經(jīng)元和運動神經(jīng)元。+200-20-40-60+200-20-40+200-20-40-60圖示反映了視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞中的動作電位頻率與刺激強度。根據(jù)實驗結(jié)果可以判斷：刺激強度越大放電頻率

越高

。問

題

：

閾上刺激研究發(fā)現(xiàn)：同類可興奮細胞的動作電位峰值相對恒定，且傳導(dǎo)過程中不會衰減。

那么神經(jīng)系統(tǒng)如何編碼刺激強度呢?膜

電

位

/

m

V一、靜息電位二、動作電位三、興奮的產(chǎn)生和在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)四、興奮在神經(jīng)細胞之間的傳遞五、興奮劑和毒品成癮的原理光合

作用興奮在神經(jīng)元之間的傳遞興奮在神經(jīng)纖興奮在神經(jīng)元之間(或神

維上的傳導(dǎo)假說1:神經(jīng)元

電

信

號

肌肉細胞假說2:化學信號

神經(jīng)元肌肉細胞副交感神經(jīng)灌流蛙心1蛙心2心率后續(xù)實驗表明導(dǎo)致蛙心率變慢的抑制性物質(zhì)可能是乙酰膽堿。電傳遞還是化學傳遞?體液從蛙心1轉(zhuǎn)移

至蛙心2刺激副交感

神經(jīng)實驗結(jié)果突觸

小體突觸

前膜突觸

間隙突觸后膜研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元與神經(jīng)元之間也存在與神經(jīng)元和肌細胞間類似的結(jié)構(gòu)，我們可統(tǒng)稱為突觸。肌細胞質(zhì)膜神經(jīng)元質(zhì)膜軸—胞突觸受體藕聯(lián)離子通道5.突觸后膜上離子通道改變，發(fā)生電位變化6.神經(jīng)遞質(zhì)被降解或回收2.Ca2+促使突觸小泡與突觸前膜融合，并釋放神經(jīng)遞質(zhì)3.神經(jīng)遞質(zhì)通過突觸間隙擴散至突觸后膜4.神經(jīng)遞質(zhì)與突觸后膜上的受體結(jié)合1.興奮傳至軸突末梢引起Ca2+內(nèi)流有的神經(jīng)遞質(zhì)與后膜上的受體結(jié)合會導(dǎo)致Na+通道開放，Na+內(nèi)流，

后膜膜電位發(fā)生反轉(zhuǎn)。5.突觸后膜上離子通道改變，發(fā)生電位變化4.神經(jīng)遞質(zhì)與突觸后膜上的受體結(jié)合有的神經(jīng)遞質(zhì)與后膜上的受體結(jié)合會導(dǎo)致CI通道開放，Cl?

內(nèi)流，后膜的膜內(nèi)更“負”,膜內(nèi)更“正”,更不易發(fā)生電位反轉(zhuǎn)，后膜更不容易興5.突觸后膜上離子通道改變，發(fā)生電位變化4.神經(jīng)遞質(zhì)與突觸

后膜上的受體結(jié)合奮。。有的神經(jīng)遞質(zhì)與后膜上的受體結(jié)合會導(dǎo)致Na+通道開放，

Na+

內(nèi)流，后膜膜電位發(fā)生反轉(zhuǎn)。有的神經(jīng)遞質(zhì)與后膜上的受體結(jié)合會導(dǎo)致CI

通道開放，

Cl

內(nèi)流，后膜的膜內(nèi)更“負”,膜內(nèi)更“正”,更不易發(fā)生電位反轉(zhuǎn)，后膜更不容易興奮。。目前已知的神經(jīng)遞質(zhì)種類很多，主要有乙酰膽堿、氨基酸類(如谷氨酸和甘氨酸)、多巴胺、5-羥色胺、腎上腺素、去甲腎上腺素等。同一種神經(jīng)遞質(zhì)，可能在不同的突觸中所起的作用不同，因為突觸后膜上的遞質(zhì)受體可能不同。突觸可分為興奮性突觸和抑制性突觸兩大類。①Na+內(nèi)流的方式是?(協(xié)助擴散/主動運輸)協(xié)助擴散②在突觸前膜，電信號轉(zhuǎn)化為化學信號，在突觸后膜呢?③為什么興奮通過突觸時速度變慢了?

化學信號→

電信號④突觸小泡釋放神經(jīng)遞質(zhì)是以前學習過的什么過程，這體現(xiàn)

了細胞膜的什么特性?

胞吐

細胞膜的流動性突觸前膜突觸間隙突觸后膜2.Ca2+

促使突觸小泡與突觸前膜融合，并釋放神經(jīng)遞質(zhì)5.突觸后膜上離子通道

改變，發(fā)生電位變化6.神經(jīng)遞質(zhì)被降解或回收興奮傳遞特點：單向傳遞：神經(jīng)遞質(zhì)只存在于突觸小泡中，經(jīng)由突觸前膜釋放，作用于突觸后膜突觸延擱

：由于需要信號轉(zhuǎn)換，突觸處興奮傳遞的速度較慢3.神經(jīng)遞質(zhì)通過突觸間隙擴散至突觸后膜4.神經(jīng)遞質(zhì)與突觸后膜上的受體結(jié)合1.興奮傳至軸突末

梢引起Ca2+

內(nèi)流發(fā)令槍響傳至運動員內(nèi)耳中感受器需要時間。內(nèi)耳中感受器產(chǎn)生興奮直至做出起跑反應(yīng)需要經(jīng)歷反射弧的各個結(jié)構(gòu)，雖然興奮在神經(jīng)纖維上以電信號的

形式傳導(dǎo)很快，但是在突觸處的化學信號傳遞卻相對較慢。因此從發(fā)令槍響到

做出起跑反應(yīng)需要一定的時間(至少0.1秒)。一、靜息電位二、動作電位三、興奮的產(chǎn)生和在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)四、興奮在神經(jīng)細胞之間的傳遞五、興奮劑和毒品成癮的原理光合

作用2.Ca2+促使突觸小泡與突觸前膜融合，并釋放神經(jīng)遞質(zhì)5.突觸后膜上離子通道

改變，發(fā)生電位變化6.神經(jīng)遞質(zhì)被降解或回收思考、若神經(jīng)遞質(zhì)不能被降解或回收，你設(shè)想一下會出現(xiàn)什么情況?若遞質(zhì)會導(dǎo)致后膜興奮，則后膜會持續(xù)興奮；若遞質(zhì)會導(dǎo)致后膜抑制，則后膜會持續(xù)抑制。若前膜釋放的遞質(zhì)是使人產(chǎn)生愉悅感的多巴胺，則你會收獲雙倍快樂。3.神經(jīng)遞質(zhì)通過突觸間隙擴散至突觸后膜4.神經(jīng)遞質(zhì)與突觸

后膜上的受體結(jié)合1.興奮傳至軸突末

梢引起Ca2+內(nèi)流興奮劑原是指能提高中樞神經(jīng)系統(tǒng)機能活動的一類藥物，如今是運動禁用

藥物的統(tǒng)稱。毒品是指鴉片、海洛因、甲基苯丙胺(冰毒)、嗎啡、大麻、可卡因以及

國家規(guī)定管制的其它能夠使人成癮的麻醉類藥品和精神藥品。有些興奮劑就是毒品，如可卡因。轉(zhuǎn)運蛋白多巴胺可卡因受體思考、多巴胺與后膜的受體結(jié)合后，是被降解了還是被回收了?被前膜上的轉(zhuǎn)運蛋白回收思考、可卡因是一種毒品，據(jù)圖分析可卡因使人成癮的原理多巴胺過度

刺激后膜經(jīng)過調(diào)節(jié)，后膜上

的多巴胺受體減少雖然遞質(zhì)量恢復(fù)正常

但受體減少導(dǎo)致人無

法產(chǎn)生正常的愉悅感思考、當攝入的可卡因經(jīng)過一段時間失效后，突觸間隙的多巴胺含量會恢復(fù)正常，為什么人會覺得非常難受?可卡因與前膜上回收多巴

胺的轉(zhuǎn)運蛋白結(jié)合間隙的多巴

胺含量增多對后膜的

刺激增強已知多巴胺與愉悅感的產(chǎn)生密切相關(guān)思考、說一說戒毒的原理?？煽ㄒ虺梢驒C理ab=bc

ab=bc