动作电位的产生机制说课讲解.ppt

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1、动作电位的产生机制一、关于神经系统的几个名词一、关于神经系统的几个名词4.4.神经系统：由神经细胞和神经胶质细胞（支持神经系统：由神经细胞和神经胶质细胞（支持细胞）组成。细胞）组成。1.1.可兴奋细胞：指感受器细胞、神经组织、肌肉细可兴奋细胞：指感受器细胞、神经组织、肌肉细胞和腺细胞。胞和腺细胞。2.2.兴奋：可兴奋细胞动作电位的产生过程或动作兴奋：可兴奋细胞动作电位的产生过程或动作电位的产生。（神经冲动）电位的产生。（神经冲动）3.3.兴奋性：活细胞受到刺激后产生兴奋的能力或特兴奋性：活细胞受到刺激后产生兴奋的能力或特性。或细胞在受刺激时产生动作电位的能力。性。或细胞在受刺激时产生动作电位的

2、能力。5.5.神经元神经元:是构成神经系统的基本单位。由树突、胞是构成神经系统的基本单位。由树突、胞体和轴突三部分构成。体和轴突三部分构成。例例1.1.（20102010年海南卷）将记录仪（年海南卷）将记录仪（R R）的两个电极置）的两个电极置于某一条结构和功能完好的神经表面，如下图，给于某一条结构和功能完好的神经表面，如下图，给该神经一个适宜的刺激使其产生兴奋，可在该神经一个适宜的刺激使其产生兴奋，可在R R上记录上记录到电位的变化。能正确反映从刺激开始到兴奋完成到电位的变化。能正确反映从刺激开始到兴奋完成这段过程中电位变化的曲线是这段过程中电位变化的曲线是D例例2 2：以枪乌贼的粗大神经纤

3、维做材料，图中箭头表示：以枪乌贼的粗大神经纤维做材料，图中箭头表示电流方向，下列说法错误的是电流方向，下列说法错误的是A A在在a a点左侧刺激，依次看到现象的顺序是点左侧刺激，依次看到现象的顺序是4 4、2 2、3 3、4 4B B在在b b点右侧刺激，依次看到现象的顺序是点右侧刺激，依次看到现象的顺序是4 4、3 3、2 2、4 4C C在在a a、b b两点中央刺激会出现两点中央刺激会出现1 1或或4 4现象现象D D在在a a、b b两点中央偏左刺激，依次看到现象的顺序是两点中央偏左刺激，依次看到现象的顺序是4 4、3 3、2 2、4 4D（二）细胞内记录（二）细胞内记录以神经纤维为例

4、以神经纤维为例实验材料；玻璃微电极实验材料；玻璃微电极刺激仪器刺激仪器记录仪器记录仪器二、细胞跨膜电位的产生及其机制二、细胞跨膜电位的产生及其机制1、静息电位（、静息电位（resting potential，RP）细胞外液细胞外液离子离子 浓度浓度(10-3 mol/L)细胞内液细胞内液离子离子 浓度浓度(10-3 mol/L)Na+120K+5Cl-125 Na+12K+125Cl-5A-108 静息时神经细胞膜内外离子浓度静息时神经细胞膜内外离子浓度(脊椎动物）脊椎动物）静息电位静息电位：细胞未受刺激时，即细胞处于细胞未受刺激时，即细胞处于“静息静息”状态下细状态下细胞膜两侧存在的电位差胞

5、膜两侧存在的电位差。极性：外正内负。即极化状态（极性：外正内负。即极化状态（polarization)静息电位的的产生机制静息电位的的产生机制 离子学说（离子学说（离子学说（离子学说（ionic theoryionic theory）对静息电位的解释对静息电位的解释当膜外当膜外k+浓度升高，浓度升高，静息电位增大还是减小？静息电位增大还是减小？膜内膜内k+向膜外扩散，以维持膜内外动态平衡水平是形成静息电向膜外扩散，以维持膜内外动态平衡水平是形成静息电位的离子基础。所以静息电位主要决定于钾离子的平衡电位。位的离子基础。所以静息电位主要决定于钾离子的平衡电位。2、动作电位、动作电位（action

6、potential，AP）动作电位动作电位：指可兴奋细胞在受到刺激而发生兴奋时所产生指可兴奋细胞在受到刺激而发生兴奋时所产生的外负内正的电位变化。的外负内正的电位变化。去极化去极化 反极化反极化复极化复极化 哺乳动物有髓神经纤维的动作电位示意图哺乳动物有髓神经纤维的动作电位示意图 Na+内流内流+30 0-60-70 跨膜电位跨膜电位/mV 时间时间/ms(反极化状态反极化状态)静息电位静息电位(极化状态极化状态)(超极化状态超极化状态)去极化过程去极化过程 复极化过程复极化过程 上升相上升相 下下降降相相 超射超射 去极化去极化 复极化复极化 外流外流 K+局部去极化局部去极化 阈电位阈电位

7、 动作电位的产生机制动作电位的产生机制动作电位的产生机制动作电位的产生机制离子学说（离子学说（离子学说（离子学说（ionic theory ionic theory）对动作电位的解释对动作电位的解释对动作电位的解释对动作电位的解释某种刺激使细胞膜产生较缓慢的去极化（从某种刺激使细胞膜产生较缓慢的去极化（从a b）动作电位的产生机制动作电位的产生机制动作电位的产生机制动作电位的产生机制离子学说（离子学说（离子学说（离子学说（ionic theory ionic theory）对动作电位的解释对动作电位的解释对动作电位的解释对动作电位的解释某种刺激使细胞膜产生较缓慢的去极化（从某种刺激使细胞膜产生

8、较缓慢的去极化（从a b）当膜电位达到阈电位，膜上的钠通道开放，允许当膜电位达到阈电位，膜上的钠通道开放，允许Na+顺着浓度梯度流进细胞。顺着浓度梯度流进细胞。动作电位的产生机制动作电位的产生机制动作电位的产生机制动作电位的产生机制离子学说（离子学说（离子学说（离子学说（ionic theory ionic theory）对动作电位的解释对动作电位的解释对动作电位的解释对动作电位的解释某种刺激使细胞膜产生较缓慢的去极化（从某种刺激使细胞膜产生较缓慢的去极化（从a b）当膜电位达到阈电位，膜上的钠通道开放，允许当膜电位达到阈电位，膜上的钠通道开放，允许Na+顺着浓度梯度流进细胞。顺着浓度梯度流进

9、细胞。Na+流入细胞引起膜进一步去极化，从而引起新的钠流入细胞引起膜进一步去极化，从而引起新的钠通道开放，进一步加快通道开放，进一步加快Na+内流。内流。当膜电位上升趋近于平衡时，达到动作电位的顶点当膜电位上升趋近于平衡时，达到动作电位的顶点d。（从（从b d）动作电位的产生机制动作电位的产生机制动作电位的产生机制动作电位的产生机制离子学说（离子学说（离子学说（离子学说（ionic theory ionic theory）对动作电位的解释对动作电位的解释对动作电位的解释对动作电位的解释某种刺激使细胞膜产生较缓慢的去极化（从某种刺激使细胞膜产生较缓慢的去极化（从a b）当膜电位达到阈电位，膜上的

10、钠通道开放，允许当膜电位达到阈电位，膜上的钠通道开放，允许Na+顺着浓度梯度流进细胞。顺着浓度梯度流进细胞。Na+流入细胞引起膜进一步去极化，从而引起新的钠流入细胞引起膜进一步去极化，从而引起新的钠通道开放，进一步加快通道开放，进一步加快Na+内流。内流。当膜电位上升趋近于平衡时，达到动作电位的顶点当膜电位上升趋近于平衡时，达到动作电位的顶点d。（从（从b d）开放的钠通道失活、关闭。而此时钾通道开放，开放的钠通道失活、关闭。而此时钾通道开放，K+迅迅速外流，使膜复极化，回到静息水平（从速外流，使膜复极化，回到静息水平（从d e）。）。动作电位的产生机制动作电位的产生机制动作电位的产生机制动作

11、电位的产生机制离子学说（离子学说（离子学说（离子学说（ionic theory ionic theory）对动作电位的解释对动作电位的解释对动作电位的解释对动作电位的解释某种刺激使细胞膜产生较缓慢的去极化（从某种刺激使细胞膜产生较缓慢的去极化（从a b）当膜电位达到阈电位，膜上的钠通道开放，允许当膜电位达到阈电位，膜上的钠通道开放，允许Na+顺着浓度梯度流进细胞。顺着浓度梯度流进细胞。Na+流入细胞引起膜进一步去极化，从而引起新的钠流入细胞引起膜进一步去极化，从而引起新的钠通道开放，进一步加快通道开放，进一步加快Na+内流。内流。当膜电位上升趋近于平衡时，达到动作电位的顶点当膜电位上升趋近于平

12、衡时，达到动作电位的顶点d。（从（从b d）开放的钠通道失活、关闭。而此时钾通道开放，开放的钠通道失活、关闭。而此时钾通道开放，K+迅迅速外流，使膜复极化，回到静息水平（从速外流，使膜复极化，回到静息水平（从d e）。）。动作电位的产生机制动作电位的产生机制动作电位的产生机制动作电位的产生机制离子学说（离子学说（离子学说（离子学说（ionic theory ionic theory）对动作电位的解释对动作电位的解释对动作电位的解释对动作电位的解释某种刺激使细胞膜产生较缓慢的去极化（从某种刺激使细胞膜产生较缓慢的去极化（从a b）当膜电位达到阈电位，膜上的钠通道开放，允许当膜电位达到阈电位，膜上

13、的钠通道开放，允许Na+顺着浓度梯度流进细胞。顺着浓度梯度流进细胞。Na+流入细胞引起膜进一步去极化，从而引起新的钠流入细胞引起膜进一步去极化，从而引起新的钠通道开放，进一步加快通道开放，进一步加快Na+内流。内流。当膜电位上升趋近于平衡时，达到动作电位的顶点当膜电位上升趋近于平衡时，达到动作电位的顶点d。（从（从b d）开放的钠通道失活、关闭。而此时钾通道开放，开放的钠通道失活、关闭。而此时钾通道开放，K+迅迅速外流，使膜复极化，回到静息水平（从速外流，使膜复极化，回到静息水平（从d e）。）。当膜外当膜外Na+浓度增加，动作电位增大还是减小？浓度增加，动作电位增大还是减小？动作电位主要特点

14、动作电位主要特点动作电位主要特点动作电位主要特点（1）“全或无全或无”性质：就单条神经纤维来说，如果刺激性质：就单条神经纤维来说，如果刺激未达到阈值，则不引起动作电位，而动作电位一经引起，未达到阈值，则不引起动作电位，而动作电位一经引起，其幅度就可达最大值。其幅度就可达最大值。增加刺激强度对动作电位幅度和频率有何影响？增加刺激强度对动作电位幅度和频率有何影响？（2）非衰减性传导）非衰减性传导例例3.3.（20092009年山东卷）年山东卷）C例例4.4.（20102010年宁夏卷）将神经细胞置于相当于细胞年宁夏卷）将神经细胞置于相当于细胞外液的溶液外液的溶液(溶液溶液)中，可测得静息电位。给予

15、细中，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的电胞一个适宜的刺激，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。适当降位变化，这种膜电位变化称为动作电位。适当降低溶液低溶液S S中的中的NaNa+浓度，测量该细胞的静息电位和浓度，测量该细胞的静息电位和动作电位，可观察到动作电位，可观察到 A A静息电位值减小静息电位值减小 B B静息电位值增大静息电位值增大 C C动作电位峰值升高动作电位峰值升高 D D动作电位峰值降低动作电位峰值降低D例例5 5（20102010年浙江卷）下图年浙江卷）下图依次表示蛙坐骨神依次表示蛙坐骨神经受到刺激后的电位变化过程。下列分

16、析正确的是经受到刺激后的电位变化过程。下列分析正确的是A A图图表示甲乙两个电极处的膜外电位的大小与极表示甲乙两个电极处的膜外电位的大小与极 性不同性不同B B图图表示甲电极处的膜处于去极化过程，乙电极表示甲电极处的膜处于去极化过程，乙电极 处的膜处于极化状态处的膜处于极化状态C C图图表示甲电极处的膜处于复极化过程，乙电极表示甲电极处的膜处于复极化过程，乙电极 处的膜处于反极化状态处的膜处于反极化状态D D图图表示甲乙两个电极处的膜均处于极化状态表示甲乙两个电极处的膜均处于极化状态D3、动作电位的传导、动作电位的传导（Conduction of AP）动作电位以局部电流的形式传导动作电位以局

17、部电流的形式传导兴奋部位兴奋部位未兴奋部位未兴奋部位未兴奋部位未兴奋部位4、神经冲动传导的特点：、神经冲动传导的特点：（1）生理完整性）生理完整性 （2）双向传导）双向传导 （3）非衰减性）非衰减性 （4）绝缘性）绝缘性 （5）相对不疲劳性）相对不疲劳性三、突触的信号传递三、突触的信号传递（一）神经肌（一）神经肌肉接点的结构肉接点的结构 1、突触前膜、突触前膜：神经末梢细胞膜与神经末梢细胞膜与肌肉细胞相对的部肌肉细胞相对的部分。分。、突触间隙、突触间隙3、突触后膜、突触后膜:肌肉细胞膜肌肉细胞膜(肌膜肌膜)与神经与神经末梢相对的部末梢相对的部分。分。突触小泡突触小泡：每个轴突末梢内含几千甚至上

18、万个突触每个轴突末梢内含几千甚至上万个突触小泡。每个突触小泡内含上万个乙酰胆碱分子（神经小泡。每个突触小泡内含上万个乙酰胆碱分子（神经递质）递质）乙酰胆碱受体乙酰胆碱受体Ach受体受体三、突触的信号传递三、突触的信号传递（一）神经肌（一）神经肌肉接点的结构肉接点的结构 1、突触前膜、突触前膜：神经末梢细胞膜与神经末梢细胞膜与肌肉细胞相对的部肌肉细胞相对的部分。分。、突触间隙、突触间隙3、突触后膜、突触后膜肌肉细胞膜肌肉细胞膜(肌肌膜膜)与神经末梢与神经末梢相对的部分。相对的部分。突触小泡突触小泡：每个轴突末梢内含几千甚至上万个突触每个轴突末梢内含几千甚至上万个突触小泡。每个突触小泡内含上万个乙

19、酰胆碱分子（神经小泡。每个突触小泡内含上万个乙酰胆碱分子（神经递质）。递质）。乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶：接点褶中有乙酰胆碱酯酶，接点褶中有乙酰胆碱酯酶，可以分解乙酰胆碱。可以分解乙酰胆碱。乙酰胆碱受体乙酰胆碱受体乙酰胆碱酯酶分解乙酰乙酰胆碱酯酶分解乙酰胆碱胆碱（二）（二）神经肌肉接点突触传递过程神经肌肉接点突触传递过程运动神经末梢传来动作运动神经末梢传来动作电位电位突触前膜去极化突触前膜去极化钙离子通道开放，钙离钙离子通道开放，钙离子内流入神经末梢子内流入神经末梢突触小泡与突触前膜融突触小泡与突触前膜融合，通过胞吐释放乙酰合，通过胞吐释放乙酰胆碱胆碱乙酰胆碱与突触后膜上乙酰胆碱与突触后膜上受体

20、结合受体结合激活受体的离子通道激活受体的离子通道突触后膜对突触后膜对Na+、K+通通透性增高透性增高突触后膜去极化突触后膜去极化肌肉收缩肌肉收缩引发肌膜产生动作电位引发肌膜产生动作电位例例6.（2008年全国卷）年全国卷）（三）神经肌肉间兴奋传递的特点（三）神经肌肉间兴奋传递的特点1、单向性传递：兴奋只能由神经传向肌肉，而、单向性传递：兴奋只能由神经传向肌肉，而不能由肌肉传向神经不能由肌肉传向神经2、时间延搁（突触延搁）：传递需、时间延搁（突触延搁）：传递需0.51ms3、易疲劳、易疲劳4、易感性、易感性：易受物理、化学、温度等因素的影响：易受物理、化学、温度等因素的影响 箭毒：阻断神经肌肉的

21、兴奋传递箭毒：阻断神经肌肉的兴奋传递 -银环蛇毒：银环蛇毒：可特异性阻断乙酰胆碱受体通道，使兴奋传可特异性阻断乙酰胆碱受体通道，使兴奋传 递受阻递受阻 有机磷农药：使胆碱酯酶被磷酰化而丧失活性，造成乙酰胆有机磷农药：使胆碱酯酶被磷酰化而丧失活性，造成乙酰胆 碱在接头间隙大量蓄积，引起中毒症状。碱在接头间隙大量蓄积，引起中毒症状。神经毒气：是乙酰胆碱酶的抑制剂。神经毒气：是乙酰胆碱酶的抑制剂。四、神经元间的四、神经元间的化学化学突触类型突触类型化学突触通化学突触通过释放神经过释放神经递质，实现递质，实现兴奋传递。兴奋传递。化学突触的化学突触的兴奋传递的兴奋传递的单向的。单向的。轴突轴突-胞体突触

22、胞体突触轴突轴突-树突突触树突突触轴突轴突-轴突突触轴突突触例例7.7.（20102010年安徽卷）年安徽卷）答案：（答案：（1）A 神经冲动的产生需要神经冲动的产生需要Na+（或海水（或海水类似于细胞外液）类似于细胞外液）（2）（1 1）将）将3 3份离体神经纤维（枪乌贼的份离体神经纤维（枪乌贼的巨轴突）分别放置于盛有海水（巨轴突）分别放置于盛有海水（A A）、）、等渗等渗KClKCl溶液（溶液（B B）、等渗葡萄糖溶液）、等渗葡萄糖溶液（C C）3 3个培养皿中。若都给予适宜的个培养皿中。若都给予适宜的刺激，刺激，_（填（填A A、B B、C C编号）培养皿编号）培养皿中的神经纤维可以产生

23、神经冲动，原中的神经纤维可以产生神经冲动，原因是因是_。（2 2）图为神经）图为神经-肌肉连接示意图。肌肉连接示意图。C1C1、C2C2表示免疫细表示免疫细胞，黑点（胞，黑点（）表示神经元胞体，）表示神经元胞体，表示神经纤表示神经纤维。按图示，肌肉受到刺激不由自主地收缩，神经冲维。按图示，肌肉受到刺激不由自主地收缩，神经冲动在神经纤维上出现的顺序依次为动在神经纤维上出现的顺序依次为_ _ _（填（填编号）。大脑感觉到肌肉受到刺激。其信号（神经冲编号）。大脑感觉到肌肉受到刺激。其信号（神经冲动）在神经纤维上出现的顺序依次为动）在神经纤维上出现的顺序依次为_ _ （填填编号）。编号）。例例8.（2009年宁夏卷）年宁夏卷）钠钾泵钠钾泵结结构构:含有含有、两种亚基，在膜中形成（两种亚基，在膜中形成（2 22 2）四四聚体；聚体；大亚基是多次跨膜的整合膜蛋白，具有大亚基是多次跨膜的整合膜蛋白，具有ATPATP酶活性，酶活性，小亚基是糖蛋白。小亚基是糖蛋白。