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1、第第1 1节节 通过神经系统的调节通过神经系统的调节高中生物必修高中生物必修3 3 第第2 2章章 动物和人体生命活动动物和人体生命活动的调节的调节*神经冲动产生、传导与传递第二课时第二课时 刺激、兴奋和兴奋性的关系刺激、兴奋和兴奋性的关系 静息电位及其形成原理静息电位及其形成原理 动作电位及其形成原理动作电位及其形成原理 动作电位的传导动作电位的传导 突触及其信息传递。突触及其信息传递。*刺激（stimulus） 活的机体或组织细胞所生存的环境，条件复杂、多变，有一些环境条件变化与机体活动无关，有一些能被机体或组织细胞所感受，并使它们的活动发生变化。这种正在变化的并能被机体所感受的内外环境条
2、这种正在变化的并能被机体所感受的内外环境条件件被称为刺激。根据性质不同可将刺激分为：机械的（包括振动、扩张、压力）、化学的、温度的、电的、声的、光的，生物的、放射性的等等，都存在时间的阈值。兴奋兴奋 性（excitability） 兴奋性是活机体的另一个重要特征，同时也说明了活机体与周围环境的另一种关系，即机体生存的环境条件改变时能引起机体活动的变化。这种特性不仅完整机体有，组成机体的每一种活组织或活细胞也具有这种特性。细胞直接生存的环境（称为内环境）条件改变时同样引起生活的组织或细胞发生活动的变化。刺激引起的机体或组织细胞活动的变化称为反应。反应是刺激引起的，反应本身又是生命活动的特征，因此
3、，广义地说，兴奋性是指活机体或活组织细胞对刺激发生反应的能力。近些年来，人们对兴奋性提出了更本质的理解。认为兴奋性的实质是细胞在受刺激时产生动作电位的能力。兴奋就是指产生了动作电位。 刺激、刺激、兴奋兴奋兴奋兴奋 和和兴奋兴奋兴奋兴奋 性性 反 应 神经、肌肉、腺体三种组织均能在接受刺激后迅速产生特殊生物电反应，因此三者被称为可兴奋组织。有效刺激有效刺激可兴奋组织可兴奋组织兴奋兴奋抑制抑制可被感受正在变化静息静息电电电电位及其形成原理位及其形成原理 静息电位（resting potential，RP）：指细胞未受刺激时存在于细胞膜内外两侧的电位差。 将一对测量电极中的一个放在细胞的外表面，另将
4、一对测量电极中的一个放在细胞的外表面，另一个与微电极相连，准备刺入细胞膜内。当两个电极一个与微电极相连，准备刺入细胞膜内。当两个电极都位于膜外时，电极之间不存在电位差。在微电极尖都位于膜外时，电极之间不存在电位差。在微电极尖端刺入膜内的一瞬间，示波器上显示一突然的电位跃端刺入膜内的一瞬间，示波器上显示一突然的电位跃变，表明两个电极间出现电位差，膜内侧的电位低于变，表明两个电极间出现电位差，膜内侧的电位低于膜外侧电位。该电位差是细胞安静时记录到的，因此膜外侧电位。该电位差是细胞安静时记录到的，因此称为静息电位。称为静息电位。静息静息电电电电位及其形成原理位及其形成原理 几乎所有的动、植物细胞的静
5、息电位都表现为膜内电位值较膜外为负，如规定膜外电位为0，膜内电位可以负值表示，即大多数细胞的静息电位在-10-100mV之间。神经细胞的静息电位约为-70mV，红细胞的约为-10mV。 *静息静息电电电电位及其形成原理位及其形成原理离子细细胞内液（mmol/L） 细细胞外液（mmol/L）平衡电电位（mV）K+ 40020-75Na+ 50440+55Cl- 52560-60A- 385- - -A- 表示带负电的蛋白质基团 由表可见：细胞膜内外的离子呈不均衡分布，膜内K+多于膜外，Na+和Cl-低于膜外，即细胞内为高钾低钠低氯的状态。此外，A-表示带负电的蛋白质基团，仅存在于膜内。 安静时K
6、+离子通过细胞膜扩散的实质是因为膜上有非门控的K+离子通道。这种离子通道没有门，总是开着的。K+离子是否通过和通过多少是由膜两侧的离子浓度差和电位差决定的。 静息静息电电电电位及其形成原理位及其形成原理 细胞内外存在K+的浓度差（细胞内高钾）， K+具有从膜内侧向膜外侧扩散的趋势（ K+外流）。虽然胞内A-的浓度也很高，但细胞膜对A-不能通透，它只能因正负电荷的相互吸引作用，排列于细胞的内侧面。而扩散出细胞的K+也不能远离膜，而排列在膜的外侧面。这样在膜的内外两侧就形成了外正内负的电位差。 K+的这种外向扩散不能无限制的进行，因为K+外流造成的外正内负的电场力，将阻碍带正电的K+继续外流，而且
7、K+外流愈多，这种电势的阻碍就会愈大。当促使K+外流的膜两侧K+浓度差势能， 与阻碍K+外流的电位差势能相等时，即膜两侧电-化学势的代数和为零时，K+外流量与回收（回到胞内）的量达到了动态平衡，K+的跨膜净移动为零，此时膜两侧电位差就稳定在某一不再增大的数值，即静息电位。 静息静息电电电电位及其形成原理位及其形成原理静息静息电电电电位及其形成原理位及其形成原理K+Na+Cl-Na+Cl-K+膜内膜外281111330离子浓度差=电位差 在静息状态下，细胞膜内K+的高浓度和安静时膜主要对K+的通透性，是大多数细胞产生和维持静息电位的主要原因。（K+的平衡电位）静息静息电电电电位及其形成原理位及其
8、形成原理 细胞在静息状态下存在于细胞膜两侧的电位差，称为静息电位，也称跨膜静息电位。静息静息电电电电位及其形成原理位及其形成原理 人们将细胞安静时膜两侧保持的内负外正的的状态称为膜的极化； 当膜电位向膜内负值加大的方向变化时，称为膜的超极化； 相反，膜电位向膜内负值减小的方向变化，称为膜的去极化； 细胞受刺激后先发生去极化，再向膜内为负的静息电位水平恢复，称为膜的复极化。 动动动动作作电电电电位及其形成原理位及其形成原理 动作电位（action potential, AP）：指膜受刺激后在原有的静息电位基础上发生的一次膜两侧电位的快速而可逆的倒转和复原。 动动动动作作电电电电位及其形成原理位及
9、其形成原理 由锋电位和后电位组成的。锋电位是AP的主要成分，因此通常说AP时主要指的是锋电位。 AP的幅度约为90130mV，神经和骨骼肌纤维的AP的去极化上升支超过0mV电位水平约35mV。 神经纤维的AP一般历时0.52.0ms，可沿膜扩布，又称神经冲动。因此，兴奋和神经冲动是动作电位的同意语。 动动动动作作电电电电位及其形成原理位及其形成原理第一阶段：动作电位上升支的形成（去极化相的形成）产生原因：由于刺激引起膜对Na+的通透性瞬间增大（Na离子通道被激活），膜外的Na+内流，使膜电位由-70mV增加至0mV，进而上升为+35mV，Na+通道随之失活。动动动动作作电电电电位及其形成原理位
10、及其形成原理第二阶段：动作电位下降支形成： Na+通道失活后，膜恢复了对K+的通透性，大量的K+外流。使膜电位由正值向负值转变，形成了动作电位的下降支。 动作电位是在极短的时间内产生的，因此，在体外描记的图形为一个短促而尖锐的脉冲图形，似山峰般，称为峰电位。动动动动作作电电电电位及其形成原理位及其形成原理第三阶段：后电位的形成： 当膜电位接近静息电位水平时，K+的跨膜转运停止。随后，膜上的Na+-K+泵（Na+-K+-ATP酶）被激活，将膜内的Na+离子向膜外转运，同时，将膜外的K+向膜内运输，形成了负后和正后电位。钠离子通道与钾离子通道比较钠离子通道三种构象作作业业业业： 河豚毒素能阻断钠通道，对钾通道无影响。用河豚毒素处理，影响的是曲线哪一段？ 四乙胺能阻断钾通道,而不影响钠通道。用四乙胺处理，影响的是曲线哪一段？abcdefabcdef
