高中生物 神经的兴奋及传导奥赛课件

图2-7 恒定的直流电在持续作用过程中不 会引起肌肉收缩
第三节 兴奋性的指标和兴奋性的 变化
3.1 兴奋性的指标
3.1.1基强度(rheobase) 兴奋性∝1/基强度
例： 指 标 基强度 兴奋性
A肌肉 0.7V 较大
B肌肉 1.2V ຫໍສະໝຸດ Baidu小
3.1.2 时值 (chronaxie)
概念：当刺激强度为基强度的二倍时，引
2.2.2 刺激的三要素 ①强度 阈强度 (threshold intensity) ：引起组织兴奋所需的 最小刺激强度。 阈 刺 激：强度等于阈强度的刺激。 阈下刺激：强度小于阈强度的刺激。 阈上刺激：强度大于阈强度的刺激。 顶强度 (maximal intensity): 引起组织做最大收缩反 应的最小刺激强度。 全或无(all or none): 对单个细胞来说，一旦刺激强 度达到阈值，就会引起这个细胞作最大反应。
无髓鞘NF: + + + + + - - + + + ———————————— - - - - - + + - - ———————————— 胞外
胞内
有髓鞘NF：跳跃传导(saltatory conduction)
已兴奋的与未兴奋的朗飞氏结间的局部电流。
图2-50
高等动物：跳跃传导的方式解决了神经冲动的高
第四节
4.1 神经元
神经的兴奋与传导
神经细胞(neuron) 又叫神经元 作用：功能细胞 神经胶质细胞(neuroglia) 作用：支持 、营养、保护、绝缘
神经组织
神经元(neuron)
神经元 胞体 位于脑，脊髓和内脏神经节等 突起 位于中枢，外周 分为 树突(dendrite)短，1－N 轴突(axon)长，一个 图2-3
在细胞膜两侧不均衡分布，以及膜在不同情
况下对这些离子的通透性发生改变所造成的。
1.4 钠钾泵的主动转运
Na-K泵ATP酶
主动转运： 消耗一个ATP， 运进2个K＋， 运出3个Na＋
1.5 膜片钳(patch clamp)实验和单通道
离子电流
图2-36、2-37
膜 片 钳 实 验
通道的特性：
第二章 神经的兴奋与传导
第一节
电鳗
伽伐尼 1786 12 伏特
生物电现象
1.1 生物电的发现
动物电 图2-10、2双金属电流
马泰乌奇 雷蒙
图2-13 损伤电位
1.2 静息电位(resting potential)
(1)概念： 静息状态下细胞膜两侧所存在的电位差。
测量：微电极
大小：-50 ~ -100mv
AP机制(下降支)：
钠通道关闭，钾通道开放，钾外流引起, 膜复极化 (repolarization)。
图2-42
(3)下面我们把动作电位形成的全过程归纳一下：
①刺激使细胞的静息电位值降低，引起受刺激部 位的细胞膜首先去极化。少数Na+内流。 ②当去极化使膜电位降低到一定程度，膜上的钠 通道大量开放，Na+内流并很快超过K+外流，引起 细胞内电压升高。
②时间
可兴奋组织的强度-时间曲线 (strength-duration curve) 图2-6 基强度(rheobase)：最小的阈强度 效用时间：用基强度刺激，引起兴奋所需要 的 最 短 刺 激 时 间 ， 又 叫 利 用 时 (utilization time)。
③强度的变化率(rate of change)
(3)静息电位产生的机制 带电离子的跨膜扩散
KCL 0.1mol KCL 0.01mol
K+
+ +
EK = 59.5 lg([k+ ]o/[k+]i)
膜学说(membrane theory)：1902年由德国生理 学家Bernstein提出，主要解释RP。 膜两侧离子分布: 胞内高钾，具较多的由有机分子形成的负离子； 胞外高钠，负离子以Cl-为主。 静息电位的产生机制： ①静息状态下，带电离子在膜两侧呈不均衡分布； ②静息状态下，膜的通透性主要表现为钾的通透 性，总的表现为钾外流； ③RP的产生主要是由于钾离子的外流造成的，RP 相当于EK。
③净内向电流引起膜的进一步去极化，使新的钠 通道开放，进一步加速 Na+ 内流，使膜内电位进 一步升高。形成动作电位上升相。
④当膜电位趋于ENa，Na+内流变慢，钠通道失活，
而钾通道开放，K+在强大的电动势作用下迅速外
流，从细胞内移去了正电荷，使膜复极化，回到
静息水平。
生物电产生的基本原理：细胞生物电 现象的各种表现，主要是由于某些带电离子
①通道的开或关是突然的； ②通道开放时具有恒定的电导； ③开放时间长短不一；
④特定信号使开放的机率增大，而“失活”
信号使开放机率减小。
第二节 组织的兴奋和兴奋性
2.1 应激性
应激性(irritability)是活的机体、组织、细胞
对刺激发生反应的能力。
例子：变形虫，合欢，含羞草，植物的向性等。 一切生命物质都具有对刺激发生反应的能力。
起兴奋所需的最短刺激作用时间。 兴奋性∝1/时值
3.2 组织兴奋及其恢复过程中兴奋性
的变化
分 期 兴奋性
零 低于正常
反
应
绝对不应期 相对不应期 超 低 常 常 期 期
对任何刺激不起反应 对较强的阈上刺激起反应
稍高于正常 对阈下刺激可起反应 稍低于正常 对阈上刺激起反应
3.3阈下总和
如果给神经一个阈下刺激，神经就不会兴 奋，但如果连续给两个阈下刺激，却可能引起 神经兴奋，这种现象叫阈下刺激总和或阈下总 和。这种现象产生的原因是因为第一个刺激提 高了神经的兴奋性，所以相继的第二个阈下刺 激成了有效刺激，引起了神经兴奋。
(2)极化： 静息状态下，膜是有极性的，为内负外正的 极化(polarization)状态。 静 息 电 位 的 增 大 称 为 超 极 化 (hyperpolarization)。 静息电位减小称为去极化(depolarization)。
细胞膜去极化后再向静息电位方向恢复称为
复极化(repolarization)。
个
NF (nerve fiber)：长的突起， 主要是轴突 神经元又叫神经纤维(NF)。
NF分为
有髓鞘NF(myelinated NF) 许旺氏细胞(Schwan cell) 朗飞氏结(node of Ranvier) 无髓鞘NF (unmyelinated NF) 图2-3 2-4 2-5
4.2 神经冲动的产生(兴奋的引起)
1.3 动作电位(action potential)
(1)概念：细胞膜受到刺激后在原有RP基础上 发生的一次膜两侧电位的快速而可逆的倒转与 复原。 刺激(stimulus)是指能引起细胞产生动作电 位的内外环境条件的变化。
动作电位产生后并不局限于受刺激部位， 而是迅速向周围扩播，直至整个细胞的细胞
生物体要对刺激发生反应必须具备三个条件： 感受器细胞 条件： 1 对刺激的感受能力 神经细胞 2 刺激信号的传导能力 肌肉细胞 3 效应器的反应 可兴奋细胞：感受器细胞、神经细胞、肌肉细胞 可兴奋性细胞的应激性称为兴奋性
例子：坐骨N-腓肠肌标本
2.2 刺激
2.2.1 刺激的定义 刺激(stimulus)是指能引起细胞兴奋的内外环境条 件的变化。 性质与种类 性质：机械刺激、化学刺激、温度刺激、电刺激等。 电刺激：矩形波电刺激，强度时间可控，损伤小
速传导问题，使信号的传导远比无髓鞘要快。 低等动物：增大神经直径以解决此问题。
4.4 N冲动的传导速度
传导速度——NF的直径
图2-22
A：最粗，有髓鞘
NF的分类： B：较粗，有髓鞘 C：最细，无髓鞘
4.5 NF上神经冲动传导的特点
1. 绝缘性
2.双向传导
3.非衰减性
4.相对不疲劳性 5.生理完整性
4.2.1阈电位和AP 阈电位(threshold potential)：膜内负电位去极 化到能引起动作电位产生的临界膜电位数值。
阈强度就是刚好使细胞的静息电位降低到阈电
位，因而引起动作电位出现的最小刺激强度。
4.3 神经冲动在轴突上的传导
(兴奋在同一细胞上的传导) 实质：已兴奋处和未兴奋处因电位差而引起的 电荷移动。
膜都依次产生动作电位。动作电位的扩播是
不衰减的，其幅度和波形始终保持不变。
产生与扩播: 图2-16
(2)动作电位产生的机制
证据： 钠对AP的影响
图2-29
离子学说：1949年由Hodgkin和Huxley提出，
主要解释AP。
AP产生机制(上升支)：
细 胞 受 刺 激 时 ， 膜 缓 慢 去 极 化 (depolarization) ，膜对钠的通透性增加，钠内流， 达到阈电位时，钠内流 ，膜进一步去极化，膜 电位与钠电导间形成Hodgkin cycle，钠快速内流 形成 AP 的上升支，当趋近于 ENa 时，钠通道失活。