生物体,是会“发电”的

在把结论背下来之前,先看看人类是怎么一步步看见它的。

1791
伽尔瓦尼用两种金属在蛙的肌肉与神经间搭起回路,肌肉收缩了。他宣称:动物组织能产生生物电。
1793
伏特反驳:两种不同金属之间本来就有电位差,这纯属物理现象——并顺手做出了世界上第一个电池。
此后
伽尔瓦尼改做无金属接触实验,又用电流计直接测出肌肉电流。争论没有压倒谁,而是催生了电生理学
1939
霍奇金与赫胥黎把电极插进枪乌贼那根极粗的神经纤维里,第一次记录到完整的动作电位。
今天
屏幕上的曲线都是实时计算出来的,不是事先画好的动画。你改变条件,它就会给出新的答案。

神经冲动的产生和传导

互动模拟 · 人教版选择性必修1 第2章第3节

神经纤维的一小段膜

钠离子 Na⁺ 钾离子 K⁺ 离子通道 钠钾泵

图中小球的数量只表示相对浓度,是示意,并不代表实际的离子数目。膜两侧的 只画在紧靠细胞膜的一薄层,因为电荷差别只存在于这里。

膜电位的变化

−70膜电位 mV
内负外正膜两侧电位
关闭Na⁺通道
开放K⁺通道
每一步会慢慢演示几秒钟,看完再点“下一步”

兴奋沿神经纤维的传导

这根纤维由 80 个相连的小段组成。某一段兴奋后,它与相邻未兴奋部位之间出现电位差,产生局部电流,局部电流又刺激相邻部位发生同样的变化,兴奋就这样传下去。

教材第32页说,霍奇金选枪乌贼是因为它“具有极粗的神经纤维”。把滑块推到最右,看看粗纤维带来什么。
传导速度(小段/毫秒)
传导方向
0.0a、b 两处电位差 mV
对照教材图2-6。 上方那只指针电表,就是教材里接在 a、b 两个表面电极之间的电表。静息时两处表面电位相等,指针不动;兴奋经过 a 时指针偏向一侧,经过 b 时指针反向偏转。这就是图2-6 里①②③④四张图的由来。
值得追问的一处。 在中间刺激时,兴奋向两侧同时传导。可教材又说“神经元之间兴奋的传递只能是单方向的”,矛盾吗?请区分:神经纤维上的传导可以是双向的,突触处的传递才是单向的;在完整的反射弧中,兴奋总是从感受器一端产生,所以整体表现为单向。
① 预测先想一想会怎样
② 设置条件每次只改一个
③ 运行看模拟给出的结果
④ 比较和对照、和你的预测比

① 先预测:改变条件后会发生什么?

静息电位会——
动作电位的峰值会——

② 设置实验条件

人血浆正常约 135–145。细胞内始终约 15。
人血浆正常约 3.5–5.5。细胞内始终约 140。
河豚毒素、局部麻醉药的作用位点就是 Na⁺通道。

一键情境

建议先在正常条件下点“存为对照”,再切换情境做比较。

④ 结果与比较

−72.0静息电位 mV
峰值 mV
变化幅度 mV
37%最小有效刺激
是否产生动作电位