1、ISBN 978-7-5499-9382-69 787549 993826审批号： 苏费核 （2021年） 0379号举报电话： 12315定价： 10.29元主编责任编辑出版发行排版印刷厂址开本印张版次印次书号定价盗版举报普通高中教科书生物学 选择性必修1稳态与调节汪 忠李?江苏凤凰教育出版社（南京市湖南路1号A楼 邮编210009）南京紫藤制版印务中心江苏凤凰盐城印刷有限公司（电话：0515-88153008）盐城市亭湖开发区希望大道中路70号（邮编224001）890毫米 240毫米/8.521年6月第1版21年6月第1次印刷 978-4999382-610.29元83658579苏教版
2、图书若有印装错误可向出版社联系调换质量热线：025-83658528025-83658526书名第二章人体内环境与稳态第一节 内环境的稳态44人体和动物细胞生活在内环境中45稳态的维持依赖于负反馈调节46目录第一节 神经调节5神经调节的结构基础6自主神经8动作电位的产生和传导10神经调节的基本方式是反射17边做边学 膝跳反射是怎样完成的？18低级神经中枢和高级神经中枢相互联系、相互协调21人脑的高级功能22第二节 体液调节27激素和激素调节作用的发现28内分泌系统分泌多种类型的激素30激素的作用特点32其他体液成分参与的体液调节33关注过量使用激素和滥用兴奋剂的问题35边做边学 搜集滥用兴奋剂
3、危害的资料37第一章人体稳态维持的生理基础绪论1第三章人的免疫调节与稳态第一节 人体的免疫应答80人体的免疫系统81非特异性免疫应答81特异性免疫应答83边做边学 探讨免疫制剂的作用86第二节 人体免疫功能异常90免疫功能异常可能引发疾病91边做边学 搜集过敏反应引起疾病的资料94器官移植及移植排斥96? ? 走进实验室 比较清水、缓冲液和体液对pH变化的调节作用47细胞与环境间的物质交换49第二节 血糖平衡的调节55人体血糖的来源和去向56血糖平衡的调节56边做边学 尿糖的检测58第三节 水盐平衡的调节62水平衡的调节63盐平衡的调节65水盐平衡调节的相关性65第四节 体温稳定的调节68产热
4、和散热的平衡69体温稳定的调节71行为性体温调节和自主性体温调节74第一节 植物生长素105科学家不断探索发现植物生长素106生长素的运输和生理功能109第二节 其他植物激素113其他植物激素及其生理功能114植物激素共同调节植物的生命活动116植物激素在生产上被广泛应用118边做边学 搜集植物生长调节剂在生产中应用的资料118走进实验室 探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用120边做边学 观察乙烯利对香蕉的催熟现象121其他因素参与植物生命活动的调节122第四章植物生命活动的调节绪绪论论一、为什么要学习“稳态与调节”模块？生物体也称有机体（简称“机体”），是指自然界中有生命的物体，包括各种
5、动物、植物和微生物。生理学是生物学的一个分支学科，主要研究生物体及其各个组成部分的正常功能和活动规律。“稳态与调节”模块主要阐述人体的机体结构和功能，特别是有关人体稳态及其维持的问题，其核心观念之一是关爱生命。我们为什么要学习这些内容呢？首先，通过学习“稳态与调节”模块的内容，我们可以更好地理解关爱生命需要践行健康的生活方式。早在2016年，我国就提出了“健康中国2030”规划纲要（图1），它是推进健康中国建设的行动纲领。该纲要明确提出要“加大学校健康教育力度”，要求“将健康教育纳入国民教育体系，把健康教育作为所有教育阶段素质教育的重要内容。以中小学为重点，建立学校健康教育推进机制。构建相关学
6、科教学与教育活动相结合、课堂教育与课外实践相结合、经常性宣传教育与集中式宣传教育相结合的健康教育模式”。图1我国卫生健康委员会解读“健康中国2030”规划纲要（部分）例如，“健康中国2030”规划纲要明确要求“开展控烟限酒”，提出“深入开展控烟宣传教育到2030年，15岁以上人群吸烟率降低到20%。加强限酒健康教育，控制酒精过度使用，减少酗酒。加强有害使用酒精监测”。通过学习“稳态与调节”模块，我们就能运用所学内容，不仅自己崇尚和践行健康文明的生活方式，远离烟酒，合理膳食，适当运动等，而且要向他人宣传关爱生命的观念和知识，成为健1康中国的促进者。其次，通过学习“稳态与调节”模块的内容，我们能基
7、于所学内容，积极而科学地参与个人与社会相关问题的讨论，作出理性解释和判断，形成解决生产生活问题的能力。例如，“健康中国2030”规划纲要要求“减少不安全性行为和毒品危害”，提出“强化社会综合治理，以青少年、育龄妇女及流动人群为重点，开展性道德、性健康和性安全宣传教育和干预，加强对性传播高危行为人群的综合干预，减少意外妊娠和性相关疾病传播。大力普及有关毒品危害、应对措施和治疗途径等知识”。通过学习“稳态与调节”模块，我们就能基于所学知识，主动参与性道德、性健康和性安全宣传教育活动，自觉地减少性传播高危行为，避免性疾病的传播。我们也能积极参与有关普及毒品危害知识等活动，帮助他人认识拒绝毒品的重要性
8、，为健康中国的实现作出自己的贡献。二、“稳态与调节”模块有哪些学习内容？谈到稳态与调节，首先要了解内环境稳定和稳态两个概念。内环境稳定的概念是19世纪法国生理学家贝尔纳（C. Bernard，18131878）提出的。他认为机体生存在两个环境中，一个是不断变化的外环境，一个是比较稳定的内环境。围绕在多细胞动物的细胞周围的细胞外液称为内环境（internal environment）。内环境的特点是其理化特性及其组成成分的数量和性质处于相对稳定的状态，这为细胞提供了适宜的生活环境，也是维持生命的必要条件。贝尔纳认为，内环境稳定是机体自由和独立生存的首要条件。稳态是内环境稳定概念的引申与发展。这一
9、概念是美国生理学家坎农（W. B. Cannon，18711945）于20世纪20年代末提出的。他认为，稳态（homeostasis）主要指内环境既是可变的，又是相对稳定的状态，是一种动态平衡。一般情况下，机体的生命活动会受到许多外界因素的影响，经过机体复杂的调节机制而使各器官、系统的活动达到稳定。这种稳定的状态是相对的，一旦它遭到破坏，就会导致机体死亡。通过“稳态与调节”模块的学习，我们会学到有关人体的内环境与稳态、人和动物生命活动的调节、植物的激素调节等方面的知识。例如，我们会学习有关内环境为机体提供适宜生存环境的内容、机体通过调节以维持内环境相对稳定的内容、植物生命活动调节的内容等。这将
10、有助于我们形成“生命个体的结构与功能相适应，各结构协调统一共同完成复杂的生命活动，并通过一定的调节机制保持稳态”的大概念（图2）。图2“稳态与调节”模块主要学习内容内分泌系统通过体液传送，发挥调节作用神经系统能感知内、外环境变化，参与机体调节生命个体的结构和功能相适应，各结构协调统一共同完成复杂的生命活动，并通过一定的协调机制保持稳态植物生命活动的调节与植物激素等有关内环境为机体提供适宜的生存环境免疫系统也具有调节机体稳态的作用机体通过自动调节以维持内环境稳态2学习了这些内容，我们能运用相关概念阐述糖尿病、发热、中暑等疾病与内环境稳态维持的关系；能分析和探讨生活中相关反射活动与神经调节的关系；
11、也能结合具体生活用品或食品，讨论过量使用激素或兴奋剂对人体健康的危害；理解机体免疫系统与艾滋病等免疫缺陷病的关系；还能参与有关拒绝毒品以及植物激素与人体健康关系等社会议题的讨论，并作出相应的决策。三、如何学习“稳态与调节”模块的内容？在“稳态与调节”模块中，我们要重点理解以下概念：“生命个体的结构和功能相适应，各结构协调统一共同完成复杂的生命活动，并通过一定的调节机制保持稳态”，以及其他若干重要概念。这些内容包括人体的生长发育、细胞代谢、遗传变异等生命活动，其中有些内容我们在必修模块已经有了初步的了解，有些则可能是第一次接触。所以，我们不能仅仅停留在记住一些零散的生物学事实的层面上，而是要联系
12、自己已有的前概念，通过对事实的抽象和概括，建立起新的生物学概念，建构相应的知识框架，为在新情境下解决相关问题奠定基础。首先，要像科学家一样关注关爱生命的问题。科学家通过科学探究获取新知识。1901年，第一个诺贝尔生理学或医学奖授予对白喉治疗作出贡献的德国医学家贝林（E. A. von Behring，18541917）；1902年，英国科学家罗斯（R. Ross，18571932）因发现疟原虫的生活史和蚊子传播疟疾而获得第二个诺贝尔生理学或医学奖；1903年，丹麦科学家芬森（N. R. Finsen，18601904）因其在治疗疾病方面的贡献，尤其是以集中的光线治疗寻常狼疮的新的医学方法而获得
13、第三个诺贝尔生理学或医学奖2015年，我国科学家屠呦呦（1930）因发现治疗疟疾的新药物疗法而获得诺贝尔生理学或医学奖（图3）。新药物疗法采用以青蒿素为主的复合疗法，使全世界疟疾发病率和死亡率都大为下降。中外科学家就是这样通过科学探究获得新知识，这也反映出科学家关爱生命的价值观念。其次，要像科学家一样参与科学探究活动。在“稳态与调节”模块中，我们不仅要领悟有关科学家在研究过程中所持有的关爱生命的观念，学习他们解决问题的思路和方法，而且要像科学家一样，通过观察、思考、提出问题、获取信息，在寻找证据、检验假设和发现规律等过程中，获取生物学知识，形成生命观念，养成科学思维的习惯，秉持积极的科学态度，
14、发展终身学习的能力。同时，我们要像科学家一样，将所学知识运用到关爱自己和关爱他人的行动中去。图3屠呦呦获得2015年诺贝尔生理学或医学奖3骑车人需要调节身体平衡“生命在于运动。”不少人选择了户外骑行运动。户外骑行需要掌握一定的技巧，如在弯道骑行时，需要根据路线的变化情况和身体状况不断调节行车速度、方向，以确保身体的平衡。这样才能达到安全健身的效果。在上述骑行运动过程中，人体的哪些器官、系统参与了机体的运动和其他生理活动的调节？当人体处于其他变化的环境中时，又是如何通过一定的调节机制维持自身稳态的呢？神经系统通过调节人体各种器官和系统的活动，使人体内的各项生理功能得以有序进行。这样，人体就能更好
15、地对外界环境的变化作出反应。那么，在人体感受外界变化并作出反应的过程中，神经系统是如何调节机体生命活动的呢？第第一一节节神神经经调调节节烈日炎炎的夏季，我们会感到热；寒风凛冽的冬季，我们又会感到冷；针刺会使我们产生疼痛的感觉；手指轻轻放在琴键上，我们会产生触觉。动物和人体之所以能通过机体各部分活动的相互配合和协调，对外界的各种刺激作出迅速反应，主要与神经系统（nervous system）有关。那么，人体神经系统是由哪些部分组成的？事实：1.人体神经系统是由中枢神经系统（central nervous system）和周围神经系统（peripheral nervous system）组成的（图
16、1 - 1 - 1）。2.中枢神经系统包括脑（brain）和脊髓（spinal cord），它们分别位于颅腔和椎管内，两者在结构上紧密联系。3.周围神经系统包括由脑发出的脑神经（如视神经、听神经）和由脊髓发出的脊神经（如桡神经、股神经）。脑神经和脊神经分布于全身各处，它们把脑和脊髓与全身器官、系统联系了起来。思考：1.判断 有人认为，中枢神经系统就是指脑和脑神经。判断这一观点正确与否。2.判断 有人说，所有的脊神经都分布于人体的四肢部位。这种观点正确吗？人体神经系统是由哪些部分组成的？中枢神经系统脑脊髓脑神经脊神经周围神经系统图1 1 - 1人体神经系统组成示意图积积极极思思维维5神经调节的结
17、构基础脊髓小脑脑干图1 1 - 2中枢神经系统组成示意图大脑前一个神经细胞的轴突后一个神经细胞的树突和胞体树突神经细胞轴突胞体图1 1 - 3神经细胞结构示意图中枢神经系统和周围神经系统人体是一个复杂的有机体，各器官、系统在结构和功能上协调一致、相互配合，成为一个统一的整体。同时，人体生活在不断变化的环境中，环境的变化随时会影响机体的各种功能。面对环境变化，人体为什么能对自身的生命活动进行迅速而精准的调节呢？这主要与神经调节（neural regulation）有关。脑是中枢神经系统的高级部位，也是人体生命活动的重要调节部位。脑由大脑、脑干、小脑组成；脊髓通过脑干与脑的其他结构相联系（图1 -
18、 1 - 2）。周围神经系统使中枢神经系统既能感受机体内、外环境的变化（通过传入神经传输感受到的信息），又能调节机体各种功能（通过传出神经传达调控指令），保证人体功能活动的完整统一及其对内、外环境复杂变化的适应。神经系统的基本结构和功能单位是神经细胞组成神经系统的细胞包括神经细胞和神经胶质细胞等。神经细胞（神经元）是人体神经系统的基本结构和功能单位。神经细胞能接受信息，并对这些信息进行整合，再将结果传递给相关效应器，从而实现神经系统对机体生命活动的调节。尽管各种神经细胞的形态、大小有很大差别，但其基本结构都包括胞体和突起两部分。神经细胞胞体的结构与正常体细胞基本相同，都有细胞质膜、细胞质和细胞
19、核等结构。神经细胞的突起是其胞体的延伸部分，包括树突和轴突两种。一个神经细胞可有一个或多个树突，但多数神经细胞有一个长的轴突和多个短的树突（图1 - 1 - 3），部分神经细胞有一个长的树突和一个短的轴突。6一般把神经细胞胞体发出的长突起（轴突或长树突）称为神经纤维。神经纤维又可分为有髓神经纤维和无髓神经纤维。有髓神经纤维外面包裹着被膜（又称髓鞘）。多条神经纤维常由神经束膜包被，形成神经束。多条神经束又由神经外膜包被，形成神经（图1 - 1 - 4）。周围神经系统（图1-1-5）的传入神经由感觉神经细胞发出的神经纤维组成，也称为感觉神经，包括躯体感觉神经和内脏感觉神经，它们能感受体内外的刺激，
20、将信息传输到神经中枢。传出神经则由运动神经细胞发出的神经纤维组成，称为运动神经。运动神经可分为两大类，一类是躯体运动神经，主要分布于骨骼肌；另一类是内脏运动神经，主要分布于心肌、平滑肌和腺体。内脏运动神经又被称为自主神经（autonomic nerve），它们主要调节内脏的活动。问题与讨论脊髓和脑的灰质都是神经细胞胞体聚集的部位，构成了神经系统的各级中枢。神经节也是神经细胞胞体聚集的部位，它们位于周围神经系统的什么部位？具有什么特殊功能？神经胶质细胞是神经系统组成中的另一类细胞，广泛分布在中枢神经系统和周围神经系统中。神经细胞能够完成各项复杂的功能，离不开神经胶质细胞对其的支持、保护、修复和营
21、养等作用。在周围神经系统的某些特定部位，一些神经细胞胞体聚集在一起形成神经节。图1 - 1 - 4神经结构模式图及神经束显微照片（500）血管神经外膜神经束膜神经细胞长的突起有髓神经纤维被膜（髓鞘）一个神经束中含有许多神经纤维。7自主神经自主神经主要包括交感神经（sympathetic nerve）和副交感神经（parasympathetic nerve），它们的主要功能是调节内脏活动。大多数情况下，自主神经对内脏活动的调节不受人的意志控制。自主神经先从中枢发出神经纤维并进入外周神经节，交换神经元后再发出神经纤维抵达相关的效应器，支配效应器的活动。自主神经主要通过调节心肌、平滑肌和腺体（如消化
22、腺、汗腺、部分内分泌腺）的活动，使机体的体温、心率、血压、呼吸、肠胃蠕动、消化液分泌、膀胱运动以及激素的分泌等处于相对稳定的状态（表1 - 1 - 1）。大多数内脏器官或组织同时接受交感神经和副交感神经的双重支配。在很多情况下，交感神经和副交感神经的作用常常是相互拮抗的。例如，对于感觉神经纤维和躯体运动神经纤维一般通过一个神经细胞的胞体或胞体发出的突起与中枢相联系；内脏运动神经纤维一般由两个神经细胞发出的神经纤维组成，一个神经细胞的胞体在脑和脊髓的灰质里，另一个神经细胞的胞体在神经节中。人体内大多数神经都是由感觉神经纤维和运动神经纤维混合组成的。脊神经全部是混合神经。脑神经中有全部由感觉神经纤
23、维组成的神经，也有全部由运动神经纤维组成的神经。图1 - 1 - 5周围神经系统的神经细胞及其主要分布示意图中枢神经系统部分周围神经系统部分胞体感觉神经纤维末梢感受机体内外刺激。躯体运动神经纤维末梢主要分布于骨骼肌。内脏运动神经纤维末梢主要分布于心肌、平滑肌和腺体。胞体胞体胞体8器 官交感神经副交感神经?心脏、血管?心率加快；腹腔内脏血管、皮肤血管以及分布于唾液腺与外生殖器官的血管均收缩，骨骼肌血管收缩或舒张?心率减慢，心房收缩减弱；部分血管（如软脑膜动脉与分布于外生殖器官的血管等）舒张?呼吸器官?支气管平滑肌舒张支气管平滑肌收缩，黏膜腺分泌?消化器官?分泌少量黏稠唾液，抑制胃肠运动，促进括约
24、肌收缩，抑制胆囊活动?分泌大量稀薄唾液，促进胃液、胰液分泌，促进胃肠运动和使括约肌舒张，促进胆囊收缩?泌尿、生殖器官?使逼尿肌舒张和尿道内括约肌收缩；使有孕子宫收缩，无孕子宫舒张?使逼尿肌收缩和尿道内括约肌舒张?眼?使虹膜辐射状肌收缩，瞳孔扩大；使睫状体辐射状肌收缩，睫状体环增大；使上眼睑平滑肌收缩?使虹膜环形肌收缩，瞳孔缩小；使睫状体环形肌收缩，睫状体环缩小；促进泪腺分泌?皮肤?竖毛肌收缩，汗腺分泌正常情况下，交感神经和副交感神经对人体器官或组织的调节相互制约，处于相对平衡中，共同协调和控制机体的生理活动。例如，心肌的收缩是受交感神经和副交感神经共同调节的。交感神经受到刺激后分泌的物质与心肌
25、细胞质膜上相应的受体结合会使心率加快；副交感神经受到刺激后分泌的物质与心肌细胞质膜上相应的受体结合会使心率减慢。呼吸器官中的支气管平滑肌，副交感神经具有兴奋作用，而交感神经具有抑制作用。有时，交感神经和副交感神经具有相互协同的作用。例如，交感神经和副交感神经通过协同作用，控制虹膜不同的肌肉来调节瞳孔的大小。表1-1-1自主神经的主要功能问题与讨论有人认为自主神经在功能上是支配那些不受意识控制的组织和器官的，其调控活动也是自发的和非随意的（如正常的心率、胃肠的蠕动）。自主神经的调节活动是否受大脑的控制？9知识链接情绪的生理基础情绪既受自主神经活动的影响，也受内分泌系统的影响。情绪是指人类或动物对
26、客观环境刺激所表达的一种特殊的心理体验或某种固定形式的躯体行为表现，如恐惧、焦虑、发怒、痛苦、悲哀、平静、愉快和惊讶等多种表现形式。而在情绪活动中伴随发生的一系列生理变化称为情绪生理反应，主要包括自主神经和内分泌系统功能活动的改变。在多数情况下，情绪生理反应会表现为交感神经活动的相对亢进。例如，在动物发生防御反应时，会出现瞳孔扩大、出汗、心率加快、血压升高、骨骼肌血管舒张、皮肤和内脏血管收缩等变化，其意义在于重新分配各器官的血流量，使骨骼肌在格斗或逃跑时获得充足的血液和能量供给。在某些情况下，也可以表现为副交感神经活动的相对亢进，例如，食物的刺激可增强消化液的分泌和消化道的运动，焦躁不安时引起
27、排尿、排便次数增加，悲伤时表现为流泪等。情绪生理反应常引起内分泌系统功能活动的改变。例如，在创伤、疼痛等原因引起痛苦、恐惧或焦虑等情绪反应中，血液中促肾上腺皮质激素浓度明显升高，血液中肾上腺素、去甲肾上腺素、甲状腺激素、生长激素浓度也升高；情绪波动时还往往出现性激素分泌紊乱、性功能变化等。在人体正常生命活动中，交感神经和副交感神经又会受到哪些方面的调控呢？例如，心率的快慢主要取决于脑干的调节作用，而脑干又受大脑皮层高级中枢的控制。我们看到电影中恐怖的场景或物体时会心率加快、毛发直立，这是因为外界的景象引起视神经接受刺激，并把信息传达至大脑，在大脑皮层（pallium）高级中枢产生视觉，再通过大
28、脑皮层高级中枢整合信息后将相应的信息传到脑干，通过交感神经引起心率加快、竖毛肌收缩等反应。可见，自主神经调节的活动也受到大脑皮层高级中枢的控制。自主神经的“自主”是相对的。各种实验表明，大脑、下丘脑、脑干、脊髓，都存在调节内脏活动的部位，较简单的内脏反射通过脊髓调节即可完成，而较为复杂的内脏反射活动需要脑干以上的中枢参与。大脑皮层对内脏活动的调节作用可通过实验来证明。例如，电刺激人的大脑皮层某一部位，除引起躯体运动外，也可引起内脏活动的改变；刺激大脑半球内侧面某部位可产生直肠与膀胱运动的变化；刺激大脑半球内侧面另一部位可产生消化道运动及唾液分泌的变化；刺激大脑半球外侧面某部位可产生呼吸、血管运
29、动的变化等。动作电位的产生和传导生物电现象人体内的活细胞或组织都存在复杂的电活动，这种电活动称为生物电现象。生物电是由细胞质膜两侧的电位差或电10人体的生物电现象与各项生命活动紧密相关。临床诊断中用到的心电模式图（心电图）（图1 - 1 - 6）、脑电图、肌电图、胃肠电图等都是利用体表电极将人体组织细胞的电活动引导出来，进入相应的仪器加以放大并记录得到的。若记录到的人体某部位生物电现象与正常状态有显著差异，则检测结果可以作为该部位可能患病的诊断依据之一，也是评估疾病治疗效果的重要依据之一。例如，正常人体的心电图主要包括P波、QRS波群、T波和U波等。当心房到心室的传导出现阻滞时，其心电图表现为
30、P-R间期的延长或P波之后的心室波间期性消失；而Q-T间期的延长往往与恶性心律失常有关。放放眼眼社社会会动作电位的产生生理学中，将能引起机体细胞、组织、器官或整体的活动状态发生变化（即产生反应）的任何内外环境变化因子都称为刺激。刺激包括机械刺激、化学刺激、温度刺激和电刺激等。一种感受器或细胞常对某种特定性质的刺激最为敏感。例如，皮肤中的触觉感受器对一些机械刺激较为敏感，视网膜感光细胞对光的刺激较为敏感。当细胞未受刺激时，细胞质膜内外两侧存在外正内负的电位差，即静息电位（resting potential）。很多情况下，受到适宜刺激的细胞能产生兴奋。产生动作电位（action potential
31、）是多数细胞受到刺激产生兴奋时具有的共同表现。因此，细胞产生了兴奋也可以被认为是产生了动作电位。和机体其他细胞一样，神经细胞质膜内外也存在电位差，受到适宜刺激后，膜电位即由静息电位转变为动作电位。人体生物电现象及其应用图1 1 - 6正常人体的心电图（部分）QRSP-R间期PQ-T间期TURQS位差的变化引起的。当生物细胞或组织所处的环境发生变化时，常会引起细胞代谢等生命活动的改变。目前已经知道，人体和各器官表现的电现象，是以细胞水平的生物电现象为基础的，而细胞生物电的产生又是质膜内外两侧带电离子的不均匀分布和跨膜移动的结果。11事实：1.神经细胞质膜内、外各种离子的浓度不同。细胞在静息状态时
32、，膜外Na+浓度高于膜内，膜内K+浓度高于膜外，细胞内带负电的大分子有机物（如蛋白质）的含量比细胞外丰富。2.在神经细胞质膜上有Na+和K+的通道蛋白，Na+通道打开时，Na+迅速进入细胞；K+通道打开时，K+迅速流出细胞（图1 - 1 - 7）。思考：1.概括 神经细胞质膜内、外两侧的Na+浓度和K+浓度与动作电位的产生有什么关系？2.分析 动作电位的产生与神经细胞质膜上Na+通道和K+通道的开闭有什么关系？积积极极思思维维动作电位是怎样产生的？神经细胞质膜上的Na+通道蛋白和K+通道蛋白对Na+、K+进出细胞起着调节和控制作用，而Na+和K+进出细胞的变化是动作电位产生的基础。细胞在静息状
33、态下，K+通道开放，K+大量外流，形成膜外为正电位、膜内为负电位的电位差，形成静息电位，此时细胞质膜的状态称为“极化”。当细胞受到适宜的刺激，细胞质膜上Na+通道打开，Na+迅速大量内流，形成膜外为负电位、膜内为正K+Na+K+K+40 mV30 mV20 mV10 mV0 mV-10 mV-20 mV-30 mV-40 mV-50 mV-60 mV-70 mV-80 mV膜电位Na+内流去极化阈值超极化K+外流复极化静息电位静息状态Na+K+Na+K+K+更多Na+内流，细胞质膜进一步去极化。受刺激后，Na+通道打开，细胞质膜开始去极化。Na+通道K+K+通道静息状态的细胞质膜。Na+通道关
34、闭。更多的K+通道开放，细胞质膜复极化。图1 - 1 - 7动作电位的产生示意图细胞质膜由超极化恢复至静息状态。在细胞质膜去极化过程中，仍有一些K+通道是开放的。这对膜电位的平衡有什么意义？12动作电位在神经纤维上不断地由受刺激部位向未受刺激部位传导，即兴奋以电信号的形式沿着神经纤维传导。如果Na+-K+泵活动受抑制，静息电位将发生怎样的变化？+-+图1 1 - 8动作电位的形成及在无髓神经纤维上传导的示意图（c）动作电位的传导过程神经纤维未受刺激处于静息状态时，神经细胞质膜的通透性以外流为主，膜电位为外正内负的“静息电位”。（a）静息电位由于受刺激部位与相邻的未受刺激部位之间存在电位差，两者
35、间电荷发生移动形成局部电流，局部电流刺激相邻部位，相邻部位Na+通道开放，Na+内流而引发一个新的动作电位，而此前受刺激部位又会恢复到静息状态。（b）动作电位当神经纤维某个部位受到一定的刺激时，该部位的细胞质膜对的通透性增大，迅速内流，形成动作电位，受刺激部位的膜电位为外负内正。动作电位传导方向电位的电位变化，此过程称为“去极化”。在去极化到达膜电位最大值（峰值）时，Na+通道关闭。随后，由于K+通过K+通道大量外流，膜两侧电位又转变为“外正内负”状态，即“复极化”。膜的去极化和复极化构成了动作电位的主要部分，而细胞质膜在恢复到静息电位之前，会发生一个低于静息电位的“超极化”过程。细胞质膜上的
36、Na+-K+泵对Na+和K+进出细胞也发挥一定的作用。Na+-K+泵在将3个Na+泵出细胞的同时，将2个K+泵入细胞，对维持细胞质膜的电位平衡具有重要作用。动作电位以电信号的形式在神经纤维上传导动作电位又称为神经冲动（nerve impulse），在无髓神经纤维上，动作电位一旦产生，一般会沿神经纤维连续传导（图1 - 1 - 8）。+-+13动作电位在有髓神经纤维上的传导与在无髓神经纤维上的传导有所不同。有髓神经纤维外包裹着髓鞘，每段髓鞘包裹的区域较长，约12 mm。有髓鞘处的跨膜电流明显减小，膜电位的波动达不到产生动作电位的阈电位（细胞质膜对Na+通透性突然增大的临界膜电位）；两段髓鞘之间有
37、一个无髓鞘裸露区的结构称为郎飞结，郎飞结处离子通道密集，容易形成跨膜电流并达到阈电位。所以，有髓神经纤维上的动作电位不能在节间区产生，而只能在郎飞结处产生。因此，局部电流会直接从一个郎飞结流向下一个郎飞结（图1 - 1 - 9）。这种动作电位在有髓神经纤维上从一个郎飞结跨越节间区后“跳跃”到下一个郎飞结的传导方式，称为跳跃式传导（saltatory conduction）。由于有髓神经纤维的局部电流强度较大，多个郎飞结可同时产生动作电位，从而加快了神经冲动的传导速度。有人测定过，高等动物轴突的髓鞘化提高了动作电位的传导速度，总直径不足0.02 mm的有髓神经纤维，动作电位的传导速率可达100
38、ms-1以上，比无髓神经纤维快得多。实验表明，随着温度的降低，神经冲动传导速度会有所减慢，当温度降低至0 时，即终止传导。这也是医学上常用的冷冻麻醉的原理。临床上，利用肌电图测定神经纤维的传导速度，还有助于诊断某些神经疾病，如周围神经损伤和断裂；还可以判断神经损伤的部位、神经再生及恢复情况。神经冲动在神经细胞之间通常以化学信号传递相邻的两个神经细胞之间一般不直接相连，那么神经冲动在神经细胞之间是怎样传递的呢？研究表明，无髓神经纤维外也有一层很薄的膜包裹。这层膜可能有什么作用？图1 1 - 9动作电位在有髓神经纤维上进行跳跃式传导模式图髓鞘轴突Na+Na+-郎飞结髓鞘胞体-+14图1 1 - 1
39、0突触结构及突触处的神经冲动化学传递方式模式图神经细胞突触小泡神经递质突触小体突触前膜突触后膜突触间隙突触神经递质受体突触后膜突触间隙通道蛋白积积极极思思维维神经冲动在突触处是如何传递的？思考：1.概括 概述神经冲动在神经细胞之间的传递过程。2.推理 上述突触处的神经冲动的传递方向是从突触前膜到突触后膜吗？为什么？事实：通常神经细胞之间或神经细胞与效应器之间并不发生直接联系，而是通过突触（）这一特殊的结构来实现信息的传递。这种传递通常通过化学传递方式完成。2神经冲动传导到轴突末梢的突触小体时，突触前膜发生去极化。此时，突触前膜中Ca2+通道打开，Ca2+通过突触前膜进入细胞内，Ca2+浓度的升
40、高引起突触小体内的突触小泡释放神经递质（neurotransmitter），如乙酰胆碱、多巴胺。3神经递质经突触间隙在突触后膜上与相关受体（如通道蛋白上的受体）结合，从而打开突触后膜上的离子通道，引发突触后膜发生去极化或超极化。突触处的神经冲动的传递经历了“电信号化学信号电信号”的过程（图11-10）。15神经细胞的轴突末梢有许多分支，每个分支的末端膨大成球状，称为突触小体。突触小体与另一个神经细胞的树突或胞体相接触形成突触。突触前膜是突触小体末端的膜，突触后膜是后一个神经细胞与突触前膜相对的膜，突触前膜与突触后膜之间的间隙是突触间隙。神经冲动在神经纤维上以局部电流的形式传导，而在神经细胞之间
41、的传递则是通过突触及神经递质来实现的。神经纤维上的神经冲动传导到突触小体，引起其中的突触小泡移至突触前膜处释放神经递质，神经递质通过突触间隙，与突触后膜上的特异性受体结合，使突触后膜的膜电位产生变化，由膜外正、膜内负的静息电位变为膜外负、膜内正的动作电位，引发后一个神经细胞产生神经冲动，这样就完成了神经冲动在细胞间的传递过程。神经递质只存在于轴突末端突触小体内的突触小泡中，由突触前膜释放并作用于突触后膜，因此神经冲动在神经元之间的传递是单向的。神经冲动在突触处的传递不完全通过化学方式完成，有时也会通过电信号方式完成。这时，电信号能从一个神经细胞直接传递给另一个神经细胞。这种连接方式被称为电突触
42、。不同的神经递质产生不同的作用在有些情况下，突触前膜释放的神经递质，还能引起肌肉收缩或某些腺体分泌相应的物质。神经递质是由神经末梢释放的，可与突触后膜上的受体作用，并能快速而精准地发挥调节作用。神经递质主要分为胆碱类（如乙酰胆碱）、单胺类（如多巴胺、肾上腺素、5-羟色胺）和氨基酸类（如甘氨酸、谷氨酸、天冬氨酸）。不同的神经递质产生不同的生理作用。一些神经递质能对突触后神经细胞产生兴奋性影响，还有一些神经递质能对突触后神经细胞产生抑制性影响。例如，当乙酰胆碱与突触后膜上的受体相结合时，可引起突触后膜上Na+通道的打开，Na+进入突触后细胞的速度比K+离开突触后细胞的速度快，突触后膜上的相应位置发
43、生去极化，即产生兴奋性突触后电位；当甘氨酸与突触后膜上的受体相结合时，可引起突触后膜上Cl-通道打开，Cl-迅速进入突触后细胞，突触后膜上的相应位置发生超极化，即产生抑制性突触后电位。神经末梢释放的递质在引发突触后膜的膜电位变化后，一般会被迅速清除。例如，突触间隙中的乙酰胆碱酯酶可将乙酰胆碱分解成无活性的分子。在生活或生产中，一些可以有效抑制乙酰胆碱酯酶活性的神经毒气或农药会导致人体产生痉挛性麻痹。相邻神经细胞的突触前膜和后膜有时靠得很近，它们之间通过由蛋白质构成的孔道相连。这样的结构与电信号传导功能有什么关系？16知识链接神经肽与毒品成瘾有关在突触处，轴突会释放一些具有神经递质作用的多肽，称
44、为神经肽。例如，由脑神经细胞的轴突所释放的脑啡肽有抑制疼痛信息传导的作用，由脑干内神经细胞所释放的内啡肽也会减弱人体对疼痛的感觉。鸦片及其衍生物（如吗啡和海洛因）等毒品也具有镇痛作用。原因是吗啡和海洛因的结构与脑啡肽和内啡肽十分相似，它们也能与脑啡肽和内啡肽的受体相结合而发生镇痛作用。所以，人们有时将脑啡肽和内啡肽统称为内源性麻醉剂。在正常情况下，神经细胞释放神经递质（神经肽）是有序的，但是一些毒品会促进神经递质（神经肽）耗竭性的释放，由此产生持续的、病理性的兴奋状态，引起神经系统功能紊乱。多次吸食毒品后，吸食者虽然理智上知道吸食毒品的危害性，但吸食成瘾者需要毒品的刺激才能维持正常状态，这就是
45、毒品成瘾的重要原因之一。白质灰质脊髓传出神经（纤维）效应器感受器传入神经（纤维）神经中枢图1 1 - 11反射弧模式图神经调节的基本方式是反射在日常生活中，我们一般都有过这样的经历：手在突然碰到滚烫的茶杯或刚出锅的馒头时，会迅速缩回。这其实与反射（reflex）有关。反射是机体在中枢神经系统的参与下，对内外环境变化作出的规律性应答，是神经调节的基本方式。反射的结构基础是反射弧反射弧（ ）一般由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五个基本部分组成（图1 1 - 11）。传入神经末梢和与之相连的各种特化结构一起构成感受器。感受器能感受外界环境或人体内的某些变化。神经中枢通常是脑和脊髓灰质中
46、一群功能相同的神经细胞胞体汇集在一起形成的结构，可以调控人体的某一特定的生理活动。传出神经末梢与其所支配的肌肉、腺体或其他结构一起构成效应器，效应器能对相应的刺激作出应答反应。感受器受到刺激后产生神经冲动，神经冲动由传入神经传导至相应的神经中枢；神经中枢对传入的信息进行分析和整17合，并通过传出神经将信息传导至效应器；最终由效应器对刺激作出应答反应。橡皮锤叩击膝盖下方的肌腱，刺激了膝盖处股四头肌肌腱内的感受器，感受器产生神经冲动，神经冲动沿传入神经传到脊髓。在脊髓中，感觉神经细胞一方面直接与运动神经细胞建立突触联系，引起股四头肌收缩；另一方面也同时通过另一个反射弧作用于股二头肌，引起股二头肌舒
47、张，共同完成膝跳反射。此外，脊髓中通向大脑的神经纤维会将这一神经冲动传至大脑皮层感觉中枢，因此人会感觉到膝盖下方被橡皮锤叩击了。膝跳反射的神经中枢位于脊髓的灰质内，属于低级神经中枢，大脑皮层感觉中枢属于高级神经中枢。人体的许多反射活动要比膝跳反射复杂得多。反射活动要通过完整的反射弧来实现。如果反射弧中任意一个环节的结构或功能受损，反射活动就无法完成。边边做做边边学学膝跳反射是怎样完成的？实践：1.用橡皮锤轻轻叩击人体膝盖下面的肌腱，会引发膝跳反射（knee jerk reflex）（图1 - 1 - 12）。2.学生两人一组，模拟下图中的动作，分别进行膝跳反射的实验。开展活动时要保持安静，注意
48、橡皮锤使用安全。讨论：1.根据上图所示，描述完成膝跳反射的反射弧是由哪几个部分组成的。2.有学生在被叩击后，小腿还是不动。这可能有哪些原因呢？股四头肌股二头肌神经中枢（脊髓）内的神经细胞感觉神经细胞图1 1 - 12膝跳反射模式图运动神经细胞18事实：1.桡神经（图1 - 1 - 13）属于脊神经，当人的肱骨骨折并伤及桡神经时，其所支配区域的反射可能减弱或丧失。临床上具体表现为不能伸腕和伸指（如拇指不能外展）等运动障碍，以及前臂背侧和手背桡骨侧皮肤感觉迟钝等感觉障碍。2.眼、耳、鼻、舌和皮肤是人感知环境变化的重要器官。例如，耳是人的听觉器官。听力是人的一种生理能力，听觉是以听力为基础的。声波通
49、过外耳道传到鼓膜并引起振动，耳蜗内的毛细胞（听觉感受器）将振动转换成神经冲动，经听神经传递到大脑皮层听觉中枢，从而形成听觉。异常的声音（声波）对听力（听觉）具有一定的伤害作用。例如，突然而来的巨大声响（如燃放爆竹）或长时间处于高噪音环境下（如长时间、大音量的音乐），会对内耳毛细胞和听神经造成损伤而影响听力（听觉）。一些药物如链霉素、庆大霉素也会损害听神经。思考：1.推理 从结构和功能观的视角，解释肱骨骨折伤及桡神经时，人会出现运动障碍或感觉障碍的原因。2.解释 从结构和功能观的视角，说出一些人因佩戴耳机长时间地听大音量的音乐而导致听力受损的原因。3.推理 联系视力健康问题，说明自己熟悉的某种严
50、重眼病也可能是由神经系统受损引起的，尝试提出预防措施。积积极极思思维维神经系统受损对人的运动和感觉会有哪些影响？神经系统中任何结构受损都会影响或阻断神经调节。所以，从事可能影响神经系统的危险工作时，工作人员需要采取措施，以加强对神经系统（如脑和脊髓）的保护。反射分为非条件反射和条件反射19世纪，俄国科学家巴甫洛夫（I. P. Pavlov，18491936）把人和高等动物的反射分成了非条件反射（unconditionedreflex）和条件反射（conditioned reflex）两大类。非条件反射是指生来就有的反射，其数量有限，是比较固定和形式低级的反射，它的建立无须大脑皮层的参与。条件反
