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第二章第3節神經沖動的產生和傳導
第1課時　興奮在神經纖維上的傳導
2019年人教版生物選擇性必修1穩態與調節
問題探討：
1. 運動員從聽到發令槍響到做出起跑反應，信號的傳導經過了哪些結構？
2. 短跑比賽中如何判定運動員搶跑？
神經中樞
效應器
感受器
傳入神經
傳出神經
是什么信號在反射弧中快速傳導的？
這些信號是如何產生和傳導？
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。
生物科學史話：生物電的發現
意大利醫生、生理學家伽爾瓦尼（L.Galvani）
資料1：18世紀意大利生理學家伽爾瓦尼在1791年的論文中宣稱動物的組織可以產生生物電。后來他們設計了“無金屬收縮實驗”，刺激蛙的坐骨神經可以導致蛙腓腸肌收縮，這一過程中，沒有涉及任何金屬，出色地證明了生物電的存在。
資料2：1820年電流計應用于生物電研究。在蛙神經外側連接兩個電極。隨后，刺激蛙神經一側，并在刺激的同時記錄電流表的電流大小和方向。
生物科學史話：生物電的發現
刺激
蛙的坐骨神經
電流表
腓腸肌
受到刺激，電流表的指針發生了怎樣的變化呢？
只要存在電位差，電流表指針就會偏轉,從正電荷一極向負電荷一極偏轉。
實驗現象
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。
結論：
+
+
+
+
+
-
-
-
圖1
圖4
圖2
圖3
a
b
a
b
a
b
a
b
刺激
-
+
+
+
一、興奮在神經纖維上的傳導
1.傳導形式：電信號
思考：從這些實驗現象可以得出什么結論？
靜息狀態
受刺激時
實驗現象
細胞類型 細胞內液濃度（mmol/L） 細胞外液濃度（mmol/L） Na+ K+ Na+ K+
槍烏賊神經元軸突 50 400 460 10
蛙神經元 15 120 120 1.5
哺乳動物肌肉細胞 10 140 150 4
2.興奮在神經纖維上傳導的離子基礎
（1）神經元膜內、外的離子分布不均勻：
膜外Na+ 濃度比膜內高，而K+濃度比膜內低。
生物科學史話：“生物電”發生的膜學說
資料3：1846年，德國化學家李比希發現，肌肉組織比血液含有的K+濃度高得多，而Na+則低得多。
資料4：1890年，德國化學家奧斯特瓦爾德用膜的通透性理論來解釋這種現象。
（2）神經細胞膜對不同離子的通透性不同：
靜息時， 膜主要對K+通透性大， K+外流。
受刺激時，膜對Na+通透性增加， Na+內流。
2.興奮在神經纖維上傳導的離子基礎
膜外高Na＋濃度高
膜內K＋濃度高
(1)靜息電位
思考：K＋的跨膜運輸有何特點？
順濃度梯度運輸，需要通道蛋白的協助，不消耗ATP，協助擴散。
3.興奮在神經纖維上傳導的機理
電荷分布：外正內負
形成原因： K＋外流
電位差：-70mV
神經細胞靜息時的電位，稱為靜息電位，記做外正內負。靜息電位產生的原因是：膜上非門控的K+滲漏通道一直開放，K+外流一部分，導致膜外電位高于膜內。
膜內電位比膜外低70mV，
如何測量靜息電位的大小？
膜外高Na＋濃度高
膜內K＋濃度高
(2)動作電位
3.興奮在神經纖維上傳導的機理
電荷分布：外負內正
形成原因： Na＋內流
電位差：+30mV
思考：Na＋的跨膜運輸有何特點？
順濃度梯度運輸，需要通道蛋白的協助，不消耗ATP，協助擴散。
神經細胞膜上有一些門控的Na+通道，膜未受刺激時是關閉的，膜受刺激時，受刺激部位的Na+通道短暫開放，大量Na+內流，使膜內電位逐漸升高，并超過膜外，膜電位出現反轉，圖中ac段表示動作電位的形成。
思考：改變膜外Na＋的濃度，動作電位
峰值會改變嗎？
膜內比膜外高30mV
正常海水
低Na+海水
下圖表示槍烏賊離體神經纖維在Na+濃度不同的兩種海水中受刺激后的膜電位變化情況，哪條曲線表示正常海水？哪條曲線表示低鈉海水？
Na+濃度只影響動作電位的峰值，
濃度變化 靜息電位或動作電位的變化
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
動作電位的峰值增大，靜息電位不變
動作電位的峰值變小，靜息電位不變
靜息電位絕對值變小,動作電位峰值不變
靜息電位絕對值增大，動作電位峰值不變
如果改變膜外鉀離子呢？如何變化？
K+濃度只影響靜息電位的絕對值.
膜外高Na＋濃度高
膜內K＋濃度高
3.興奮在神經纖維上傳導的機理
(3)靜息電位恢復
K＋外流，協助擴散
ce段：神經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，恢復為靜息電位。
細胞如何維持膜外高鈉、膜內高鉀的狀態呢？
資料5：丹麥生理學家斯科等人發現了細胞膜上存在鈉鉀泵，并因此獲得了1997年的諾貝爾化學獎。
漢水丑生侯偉作品
Na+-K+泵有什么作用？
3.興奮在神經纖維上傳導的機理
鈉鉀泵是一種鈉鉀依賴的ATP酶，能水解ATP釋放能量，用于將膜外的K+泵入，同時將膜內的Na+泵出細胞。人體處于靜息狀態時，細胞25%的ATP被鈉鉀泵消耗掉，神經細胞70%的ATP被鈉鉀泵消耗掉。
Na+-K+泵運輸方式是什么？
主動運輸，逆濃度梯度運輸
刺激
①a點之前
——靜息電位
主要是K+外流(協助擴散),
膜電位：外正內負。
②ac段
——動作電位的形成
Na+大量內流(協助擴散),
膜電位：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。
4.圖析靜息電位和動作電位的產生機制
④ef段
Na+-K+泵通過將Na+泵出膜外,將K+泵入膜內,以維持膜外高Na+膜內高K+的狀態,為下一次興奮準備。
刺激
興奮區：動作電位
局部電流
靜息時：靜息電位
電荷分布：
膜外：
膜內：
5.興奮在神經纖維上的傳導過程及特點：
小結：
外正內負
形成原因：
K+外流
外負內正
Na+內流
興奮區與鄰近未興奮區形成電位差
形成原因：
電荷分布：
未興奮區流向興奮區
興奮區流向未興奮區
（2）興奮傳導方向：
與膜內局部電流方向相同，與膜外局部電流相反
（3）興奮傳導特點：
雙向傳導（離體神經纖維）
神經沖動的本質就是動作電位在神經纖維上的順序發生
（1）興奮傳導過程：
例題分析
例1：將靈敏電流計連接到圖1神經纖維的表面,分別在a、b處給予足夠強度的刺激(a點離左右兩個接點距離相等)，下列說法不正確的是 (　　)
A.刺激a點時，指針偏轉1次
B.刺激b點時，指針偏轉2次
C.刺激a點，指針不偏轉
D.分別刺激a、b時，都會產生動作電位
思路點撥
靜息電位：外正內負
動作電位：外負內正
靜息時，
刺激時，
不偏
2次
先右偏后左偏
圖1
是否偏轉：看有無電位差；
偏轉幾次：
有幾次電位差偏幾次
A
1.(2018·全國Ⅲ，3)神經細胞處于靜息狀態時，細胞內外K＋和Na＋的分布特征是（ ）
A.細胞外K＋和Na＋濃度均高于細胞內
B.細胞外K＋和Na＋濃度均低于細胞內
C.細胞外K＋濃度高于細胞內，Na＋相反
D.細胞外K＋濃度低于細胞內，Na＋相反
D
遷移應用
2.如圖是興奮在神經纖維上產生和傳導的示意圖。下列說法與圖示相符的是（ ）
A.圖中興奮部位是B和C
B.圖中弧線最可能表示局部電流方向
C.圖中興奮傳導的方向是C→A→B
D.興奮傳導方向與膜外局部電流方向一致
B
興奮區
未興奮區
未興奮區
3.在離體實驗條件下神經纖維的動作電位示意圖如圖所示。下列敘述正確的是（ ）
A.ab段主要是Na＋內流，是需要消耗能量的
B.bc段主要是Na＋外流，是不需要消耗能量的
C.cd段主要是K＋外流，是不需要消耗能量的
D.de段主要是K＋內流，是需要消耗能量的
C
謝謝指導！

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