第第5 5章章 动物和人体生命活动的调节动物和人体生命活动的调节第第1 1节节 通过神经系统的调节通过神经系统的调节 蛙的坐骨神经（外表面）上放置两个电极，连蛙的坐骨神经（外表面）上放置两个电极，连接到电流表，在接到电流表，在a a处前给予刺激，电流表的指针处前给予刺激，电流表的指针偏转情况如下：偏转情况如下：（已知：电流表指针的偏转与电流流入的方向相同；（已知：电流表指针的偏转与电流流入的方向相同；即：指针偏向负电位）即：指针偏向负电位） a b ＋＋ －－＋＋ ＋＋1、图1中指针为什么不偏转？推测a、b两处可能的电位分布情况？（正电位或负电位）2、根据图2指针偏转判断：a，b两处的电位分布情况（正电位或负电位）？3、根据图2推测图1膜外（a，b）电位情况？（正电位或负电位）12345 a b 1 a b＋＋ ＋＋ a b— —2 2、根据图、根据图2 2指针偏转判断：指针偏转判断：a a，，b b两处的电位分布情况两处的电位分布情况（正电位或负电位）？（正电位或负电位）？或或2 a b图图1a1a、、b b处电位可能分布情况：处电位可能分布情况：— ＋＋3 3、根据图、根据图2 2中中a,ba,b处电位分布推测图处电位分布推测图1 1中中a a，，b b电位分布？电位分布？看 1 a b＋＋ ＋＋2 a b— ＋＋静息状态时：膜外为正电位；静息状态时：膜外为正电位；兴奋状态时：膜外为负电位；兴奋状态时：膜外为负电位；4 4、根据分析，提出假设：兴奋前后，膜外电位的变化？、根据分析，提出假设：兴奋前后，膜外电位的变化？ －－ ＋＋＋＋ －－＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋12345 a b＋＋ ＋＋5 5、分析图、分析图3 3、、4 4、、5 5判断判断b b点点兴奋前后兴奋前后电位的变化？电位的变化？ a b a b a b a b6 6、据图分析，兴奋在、据图分析，兴奋在神经神经纤维纤维上的传导形式？上的传导形式？ 静息状态时：膜外为正电位；静息状态时：膜外为正电位；兴奋状态时：膜外为负电位；兴奋状态时：膜外为负电位；兴奋在神经纤维上以兴奋在神经纤维上以电信号电信号形式传导形式传导（电信号（电信号——神经冲动）神经冲动） 设计实验：测定兴奋前后神经纤维设计实验：测定兴奋前后神经纤维膜内膜内电位的变化情况？并预测实验结果。
电位的变化情况？并预测实验结果实验材料：电流表、电极、蛙的坐骨神经、若干导线）（实验材料：电流表、电极、蛙的坐骨神经、若干导线） 未兴奋时：未兴奋时：+ + + + + + + + + + +_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 兴奋时：兴奋时：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ + + + + + + + + + + + 静息状态时：膜外为正电位；膜内为负电位静息状态时：膜外为正电位；膜内为负电位 （外正内负）（外正内负）兴奋状态时：膜外为负电位；膜内为正电位兴奋状态时：膜外为负电位；膜内为正电位 （外负内正）（外负内正）兴奋在神经纤维上以兴奋在神经纤维上以电信号电信号形式传导形式传导（电信号（电信号——神经冲动）神经冲动） 静息电位：静息电位：静息状态时，膜内静息状态时，膜内外电位差外电位差 动作电位：动作电位：兴奋时，膜内外电兴奋时，膜内外电位差位差 静息电位、动作电位是如何产生并维静息电位、动作电位是如何产生并维持的呢？持的呢？ 资料一：资料一：将神经细胞置于相当于细胞外液的溶液中，适当增加溶将神经细胞置于相当于细胞外液的溶液中，适当增加溶液中液中K K+ +浓度，测量静息电位降低，动作电位峰值不变；浓度，测量静息电位降低，动作电位峰值不变；若将枪乌贼巨轴突内的轴浆完全挤掉，灌入人工溶液，且维持原若将枪乌贼巨轴突内的轴浆完全挤掉，灌入人工溶液，且维持原有有K K+ +浓度，静息电位值不变；浓度，静息电位值不变；资料二：资料二：将神经浸浴于无将神经浸浴于无NaNa+ +溶液中，动物电位不出现溶液中，动物电位不出现适当降低溶适当降低溶液中的液中的NaNa+ +浓度，测量静息电位不变和动作电位峰值升高；浓度，测量静息电位不变和动作电位峰值升高；问题问题1 1：静息电位、动作电位主要与什么物质有：静息电位、动作电位主要与什么物质有关？关？静息电位：静息电位：K K+ +动作电位：动作电位：NaNa+ + 资料三资料三：细胞内外液主要的离子分布：细胞内外液主要的离子分布 静息电位是如何形成的？静息电位是如何形成的？ K＋A－K＋Na+膜外膜外膜内膜内Cl－Na+＋＋ －－＋＋ －－＋＋ －－＋＋ －－＋＋ －－＋＋ －－A－Cl－资料四：资料四：细胞在静息状态时：细胞在静息状态时：膜内：膜内：K+的直径小，浓度梯度大，很容的直径小，浓度梯度大，很容易顺浓度梯度流向膜外；易顺浓度梯度流向膜外； A－－（（有机负离子）为大分子，一有机负离子）为大分子，一般不能透出膜外；般不能透出膜外；膜外：膜外：膜对膜对Na+的通透性不大；的通透性不大；Cl-向膜内扩散会受膜内向膜内扩散会受膜内A-的排斥的排斥静息电位形成机理：主要是钾离子的外流静息电位形成机理：主要是钾离子的外流 在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不同在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不同 产生维持静息电位的机理：主要是钾离子的外流产生维持静息电位的机理：主要是钾离子的外流细胞外细胞外细胞内细胞内Na+k k+ +k k+ +静息状态静息状态 问题问题1：静息电位如何产生？：静息电位如何产生？1 1、概念：、概念：是指细胞未受刺激时，是指细胞未受刺激时，细胞膜两侧的电细胞膜两侧的电位表现为内负外正位表现为内负外正2 2、静息电位产生的条件、机理、静息电位产生的条件、机理 ① ①细胞膜细胞膜两侧各种离子浓度分布不均；两侧各种离子浓度分布不均； ② ②在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不同不同 机理：机理：钾离子的外流是产生和维持静息电位的主钾离子的外流是产生和维持静息电位的主要原因要原因 3 3、静息电位测量的方法、静息电位测量的方法 A A、、B B、、C C、、D D均为测量神经纤维静息电位示意图，均为测量神经纤维静息电位示意图，正确的是正确的是AC静息电位测量的方法静息电位测量的方法 影响静息电位的因素是什么？影响静息电位的因素是什么？ 问题问题1：静息电位如何产生？：静息电位如何产生？1 1、概念：、概念：是指细胞未受刺激时，是指细胞未受刺激时，细胞膜两侧的电细胞膜两侧的电位表现为内负外正位表现为内负外正2 2、静息电位产生的条件、机理、静息电位产生的条件、机理 ① ①细胞膜细胞膜两侧各种离子浓度分布不均；两侧各种离子浓度分布不均； ② ②在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不同不同 机理：机理：钾离子的外流是构成静息电位的主要原因钾离子的外流是构成静息电位的主要原因 3 3、静息电位测量的方法、静息电位测量的方法4 4、影响静息电位大小的因素、影响静息电位大小的因素 细胞膜内外细胞膜内外K K+ +浓度差浓度差 问题问题2：动作电位如何产生？：动作电位如何产生？1 1、概念：、概念： 可兴奋细胞受到刺激时在可兴奋细胞受到刺激时在静息电位静息电位的基础上的基础上产生的电位变化过程产生的电位变化过程 2 2、动作电位产生的条件、机理：、动作电位产生的条件、机理： ① ①细胞膜细胞膜两侧各种离子浓度分布不均；两侧各种离子浓度分布不均； ② ②在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不同。
同 受到刺激时（兴奋时）主要允许钠离子通透受到刺激时（兴奋时）主要允许钠离子通透NaNa+ +NaNa+ +静息时静息时受刺激时受刺激时 问题问题2：动作电位如何产生？：动作电位如何产生？1 1、概念：、概念：可兴奋细胞受到刺激时在可兴奋细胞受到刺激时在静息电位静息电位的基的基础上产生的电位变化过程础上产生的电位变化过程 2 2、动作电位产生的条件、机理：、动作电位产生的条件、机理： ① ①细胞膜细胞膜两侧各种离子浓度分布不均；两侧各种离子浓度分布不均； ② ②在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不同 机理：机理：受到刺激时钠离子内流，导致电位逆转受到刺激时钠离子内流，导致电位逆转 （（1 1）细胞内动）细胞内动作电位记录作电位记录3 3、动作电、动作电位测量方位测量方法及动作法及动作电位的实电位的实验模式图验模式图时间时间（（msms））mV图2 动动作作电电位位记记录录图图静息电位静息电位峰电位峰电位讨论与猜想：讨论与猜想：峰电位产生的原因及影峰电位产生的原因及影响因素响因素峰电位：峰电位：电位由电位由-70→ 0 → +35 mV-70→ 0 → +35 mV（峰电位）（峰电位） Na Na+ +→→NaNa+ +通道内流，顺着浓度梯度不需要能量通道内流，顺着浓度梯度不需要能量影响因素：膜内外影响因素：膜内外NaNa+ +离子浓度差（如何验证？）离子浓度差（如何验证？）NaNa+ +影响峰电位影响峰电位的因素是什的因素是什么？么？ 下表示枪乌贼离体神经纤维在下表示枪乌贼离体神经纤维在NaNa+ +浓度不同的浓度不同的两种海水中受刺激后的膜电位变化情况。
两种海水中受刺激后的膜电位变化情况膜膜电电位位 / mV正常海水正常海水低浓度海水低浓度海水膜外膜外NaNa+ +浓度浓度↓→↓→静息电位不变、峰电位静息电位不变、峰电位↓↓想一想：你能得出什么结论？想一想：你能得出什么结论？ 问题问题2：动作电位如何产生？：动作电位如何产生？1 1、概念：、概念：可兴奋细胞受到刺激时在可兴奋细胞受到刺激时在静息电位静息电位的基的基础上产生的电位变化过程础上产生的电位变化过程 2 2、动作电位产生的条件、机理：、动作电位产生的条件、机理： ① ①细胞膜细胞膜两侧各种离子浓度分布不均；两侧各种离子浓度分布不均； ② ②在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不同 机理：机理：受到刺激时钠离子内流，导致电位逆转受到刺激时钠离子内流，导致电位逆转3 3、动作电位测量方法及动作电位的实验模式图、动作电位测量方法及动作电位的实验模式图4 4、影响动作电位峰值的因素、影响动作电位峰值的因素 问题问题2：动作电位如何产生？：动作电位如何产生？1 1、概念：、概念：可兴奋细胞受到刺激时在可兴奋细胞受到刺激时在静息电位静息电位的基的基础上产生的电位变化过程础上产生的电位变化过程 2 2、动作电位产生的条件、机理：、动作电位产生的条件、机理： ① ①细胞膜细胞膜两侧各种离子浓度分布不均；两侧各种离子浓度分布不均； ② ②在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不同。
同 机理：机理：受到刺激时钠离子内流，导致电位逆转受到刺激时钠离子内流，导致电位逆转3 3、动作电位测量方法及动作电位的实验模式图、动作电位测量方法及动作电位的实验模式图4 4、影响动作电位峰值的因素、影响动作电位峰值的因素 动作电位峰值动作电位峰值决定于细胞内外的决定于细胞内外的Na+浓度差，浓度差，细胞外细胞外Na+浓度降低，动作电位的峰电位降低浓度降低，动作电位的峰电位降低 ①①静息状态静息状态( (未受到刺激时未受到刺激时) )：：②②兴奋状态兴奋状态( (受到刺激后受到刺激后) )：：外正内负外正内负外负内正外负内正兴奋在神经纤维上的传导兴奋在神经纤维上的传导——电信号电信号 ③③局部电流局部电流④④神经冲动：神经冲动： 局部电流刺激相邻的未兴奋部位兴奋，局部电流刺激相邻的未兴奋部位兴奋，又产生局部电流如此依次进行下去，兴奋又产生局部电流如此依次进行下去，兴奋不断地向前传导，就是神经冲动不断地向前传导，就是神经冲动膜外：未兴奋部位膜外：未兴奋部位 兴奋部位兴奋部位膜内：兴奋部位膜内：兴奋部位 未兴奋部位未兴奋部位已经兴奋的部位又不断地依次恢复原先的电位已经兴奋的部位又不断地依次恢复原先的电位 恢复恢复 （（1））静息静息静息静息 静息电位：外正内负静息电位：外正内负静息电位：外正内负静息电位：外正内负（（2））兴奋兴奋兴奋兴奋 动作电位：外负内正动作电位：外负内正动作电位：外负内正动作电位：外负内正（（3））传导传导传导传导 内负内负内负内负外正外正外正外正局部电流局部电流局部电流局部电流刺激相近未兴奋部位产生刺激相近未兴奋部位产生动作电位动作电位动作电位动作电位兴奋在神经纤维上的传兴奋在神经纤维上的传导方向导方向? ?传导方向与膜内一致传导方向与膜内一致 例例1 1 （（20102010宁夏）将神经细胞置于相当于细胞外宁夏）将神经细胞置于相当于细胞外液的溶液液的溶液( (溶液溶液S)S)中，可测得静息电位。
给予中，可测得静息电位给予细胞一个适宜的刺激，膜两侧出现一个暂时性细胞一个适宜的刺激，膜两侧出现一个暂时性的电位变化，这种膜电位变化称为动作电位的电位变化，这种膜电位变化称为动作电位适当降低溶液适当降低溶液S S中的中的NaNa+ +浓度，测量该细胞的静浓度，测量该细胞的静息电位和动作电位息电位和动作电位1 1、静息电位值减小、增大、不变？、静息电位值减小、增大、不变？2 2、动作电位峰值降低、升高、不变？、动作电位峰值降低、升高、不变？不变不变降低降低 （（2 2）将电极都放在神经）将电极都放在神经细胞外能测到动作电位细胞外能测到动作电位吗？吗？－－ ＋＋＋＋ －－＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋图3 将指针摆动情将指针摆动情况绘成曲线图况绘成曲线图 + + 电电位位（（ m mv v) ) －－该区段长短与什该区段长短与什么有关？么有关？－－ ＋＋＋＋ －－＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋时间时间（（msms））图3数学模型数学模型 + + 电电位位（（ m mv v) ) －－+ + 电电位位（（ m mv v) ) －－+ + 电电位位（（ m mv v) ) －－时间时间（（msms））时间时间（（msms））时间时间（（msms））图4 例例3（（2010海南）海南）D例例4 4（（0909上海卷）上海卷）C ＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ －－－－－－－－－－小结小结mV+350-70Na+k k+ +＋＋ ＋＋ －－ －－＋＋ ＋＋ －－ －－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ －－－－－－－－－－－－ －－－－ ＋＋＋＋K K+ +通通道道打打开开NaNa+ +通通道道打打开开增加膜外增加膜外K+浓度静浓度静息电位绝对值息电位绝对值↓降低膜外降低膜外Na+浓度峰电位浓度峰电位↓ 。