2.3 神经冲动的产生和传导 课件（30张PPT）

(共30张PPT)
第2章 第3节 神经冲动的产生和传导
1 静息电位
3 兴奋在神经纤维上的传导
2 动作电位
兴奋在神经纤维上的传导
复习反射弧
(意大利)伽尔瓦尼
1786年，伽尔瓦尼在实验室解剖青蛙时，发现两种不同的金属接触到青蛙的神经时，蛙腿剧烈地痉挛。经过反复实验，他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”。
静息电位
枪乌贼
神经
a
b
枪乌贼
神经
b
a
神经纤维外表面或内侧电位是一样的
静息电位
枪乌贼
神经
静息电位
a
b
+
-
未兴奋时（安静状态）时，神经细胞内外存在电位差，表现为外正内负，称为静息电位
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + +
内
外
外
— — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — —
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
静息电位
位置 Na+ (mmol/L) K+ (mmol/L) Cl- (mmol/L) 带负电荷的
蛋白质(mmol/L)
细胞内浓度 50 400 50 高
细胞外浓度 460 10 420 低
— — — —
大量的K+
大量的带负电荷的蛋白质
大量的Na+
大量的Cl-
请思考：根据表格数据，请推测哪种离子移动导致外正内负？
+ + + + +
静息电位
1、Cl-内流导致外正内负
2、K+外流导致外正内负
……
位置 Na+ (mmol/L) K+ (mmol/L) Cl- (mmol/L) 带负电荷的
蛋白质(mmol/L)
细胞内浓度 50 400 50 高
细胞外浓度 460 10 420 低
静息电位
资料1：1942年美国科学家Cole和Curtis发现当细胞外液K+浓度提高时，静息电位减少；当细胞外液K+ 浓度等于细胞内K+浓度时，静息电位为0；继续提高细胞外K+浓度会逆转静息电位。
资料2：无机盐离子是细胞生活必需的，但是这些无机盐离子带有电荷，不能通过自由扩散穿过磷脂双分子层。
结论：静息电位产生原因是K+外流；
跨膜方式为协助扩散
静息电位
膜外
膜内
静息电位
未受刺激时（静息状态）：
K+外流
细胞膜两侧电位为“外正内负”
——协助扩散
神经纤维受到刺激后，表现为外负内正的膜电位称为动作电位
a
b
-
-
刺激
+
动作电位
请思考：哪种离子移动才能由外正内负（静息电位）变为外负内正（动作电位）？
请设计实验（实验思路），证明你的推测？
+ + + + +
大量的K+
大量的带负电荷的蛋白质
大量的Na+
大量的Cl-
— — — —
动作电位
+ + + + +
大量的K+
大量的带负电荷的蛋白质
大量的Na+
大量的Cl-
— — — —
思路：
同位素标记法
改变细胞外Na+浓度
动作电位
资料3：1949年霍奇金和卡茨把神经纤维放到没有钠离子的等渗溶液时，则不能产生动物电位，如果溶液中的钠离子浓度很低，那么神经动作电位也小，而如果钠离子浓度很高，动作电位也大，并且这些效应都是可逆的。
资料4：1951年和1950年剑桥大学和哥伦比亚大学的科学家分别用同位素(42K和24Na)验证了钾和钠离子的分布，并证明动作电位是钠离子内流引起的。
结论：
动作电位的形成原因是Na+内流
动作电位
膜外
膜内
动作电位
受刺激时（兴奋状态）：
Na+内流
——协助扩散
兴奋部位细胞膜两侧电位为“内正外负”
状态　 原因 膜两侧电位 离子运输方式
静息电位 　 　 　
动作电位 　 　 　
静息电位和动作电位比较
Na+内流
协助扩散
外负内正
K+外流
外正内负
协助扩散
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
内
外
外
K+
— — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — —
K+外流
——协助扩散
K+通道打开
兴奋在神经纤维上的传导
Na+
Na+
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
内
外
外
K+
— — — — — — — — — — — — — — — — — — —
— — — — — — — — — — — — — — — — — — —
Na+内流
——协助扩散
兴奋在神经纤维上的传导
Na+
Na+
Na+通道打开
+ + + + + + + + + — — — — — + + + + + +
+ + + + + + + + +— — — — — + + + + + +
内
外
外
K+
— — — — — — — + + + + + + + — — — — —
— — — — — — — + + + + + + + — — — — —
兴奋在神经纤维上的传导
Na+
Na+
Na+通道打开
未兴奋部位
（静息状态）
未兴奋部位
（静息状态）
兴奋部位（受刺激时）
内
外
外
— — — — — — — — + + + + + + + — — — — — — —
— — — — — — — — + + + + + + + — — — — — — —
+ + + + + + + + + — — — — — — — + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + — — — — — — — + + + + + + + + + +
兴奋在神经纤维上的传导
内
外
外
— — — — — — — — + + + + + + + — — — — — — —
— — — — — — — — + + + + + + + — — — — — — —
+ + + + + + + + + — — — — — — — + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + — — — — — — — + + + + + + + + + +
兴奋在神经纤维上的传导
Na＋通道多处于关闭状态，K＋通道多处于开放状态
Na＋通道打开，K＋通道多处于关闭状态
+ + + + — — — — — + + + + + + + + — — — — — + + + + +
— — — + + + + + — — — — — — — — + + + + + — — — — —
动作电位
动作电位
静息电位恢复
— — — + + + + + — — — — — — — — + + + + + — — — — —
+ + + + — — — — — + + + + + + + + — — — — — + + + + +
兴奋在神经纤维上的传导
未兴奋部位
未兴奋部位
兴奋部位
兴奋在神经纤维上以局部电流（神经冲动）方
式在神经纤维上进行双向传导
兴奋在神经纤维上的传导
— — — —
+ + + + +
— — — —
+ + + + +
A
B
K+外流
K+外流
K+外流
Na+内流
思考：一个未受过刺激的神经纤维（A）与受刺激后恢复为静息电位的神经纤维（B）的静息电位各种离子浓度一样吗？请推测此时神经纤维上离子流动情况及运输方式是什么？
兴奋在神经纤维上的传导
— — — —
+ + + + +
证据：1、1956 年霍奇金和凯恩斯发现注射ATP 到被氰化钾（ATP酶等酶的抑制剂）中毒的枪乌贼巨大神经轴突，不能使细胞排出Na+与吸收K+的主动运输活动得到恢复。
2、1958年斯科提取ATP酶，并发现ATP酶会因Na+的增加而被刺激，该酶需要Na+和K+的共同参与才有活性。
Na+外流
K+内流
ATP
+ + + + — — — — — + + + + + + + + — — — — — + + + + +
— — — + + + + + — — — — — — — — + + + + + — — — — —
动作电位
动作电位
静息电位恢复
— — — + + + + + — — — — — — — — + + + + + — — — — —
+ + + + — — — — — + + + + + + + + — — — — — + + + + +
Na-K泵打开：细胞吸K+排Na+
兴奋在神经纤维上的传导
此时Na+和K+的运输方式：主动运输
兴奋在神经纤维上的传导
初始未兴奋：
兴奋状态时：
恢复静息电位：
恢复初状态的静息电位：
钾离子外流
钠离子内流
钾离子外流
钠钾泵进行主动输，吸钾排钠。
b、d点 ，电表 发生偏转。
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
两
同时兴奋
不
左
右
1.刺激a点:
兴奋在神经纤维上的传导
兴奋在神经纤维上的传导
3.刺激c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)
b
d
两
左
右
兴奋在神经纤维上的传导
兴奋部位：外负内正
未兴奋部位：外正内负
电位差
……
局部电流
刺激未兴奋区
电位变化
1、过程：
2、特点：
（1）双向传导
（2）速度快