【—初二生物上冊之神經(jīng)沖動電傳導(dǎo)】,所謂神經(jīng)傳導(dǎo)就是動作電位沿神經(jīng)纖維的順序發(fā)生。神經(jīng)纖維某一點(diǎn)受到刺激,如果這個刺激的強(qiáng)度是足夠的,這個點(diǎn)對刺激的應(yīng)答是極性發(fā)生變化。
神經(jīng)沖動的電傳導(dǎo)
用同位素標(biāo)記的離子做試驗(yàn)證明,神經(jīng)纖維在受到刺激(如電刺激)時,Na+的流入量比未受刺激時增加20倍,同時K+的流出量也增加9倍,所以神經(jīng)沖動是伴隨著Na+大量流入和K+的大量流出而發(fā)生的。
我們知道,細(xì)胞膜上存在著由親水的蛋白分子構(gòu)成的物質(zhì)出入細(xì)胞的管道。有些管道是經(jīng)常張開的。但很多管道是經(jīng)常關(guān)閉的,只有在接受了一定的刺激時才張開,這類管道可說是有門的管道。對神經(jīng)傳導(dǎo)來說,最重要的離子管道是Na+、K+、Cl-、Ca2+等管道。神經(jīng)纖維靜息時。也就是說,在神經(jīng)纖維處于極化狀態(tài)時(電位差為—70mV),Na+管道大多關(guān)閉。膜內(nèi)外的Na+梯度是靠Na+-K+泵維持的。神經(jīng)纖維受到刺激時,膜上接受刺激的地點(diǎn)失去極性,透性發(fā)生變化,一些Na+管道張開,膜外大量的Na+順濃度梯度從Na+管道流入膜內(nèi)。這就進(jìn)一步使膜失去極性,使更多的Na+管道張開,結(jié)果更多的Na+流入。這是一個正反饋的倍增過程,這一過程使膜內(nèi)外的Na+達(dá)到平衡,膜的電位從靜息時的—70mV轉(zhuǎn)變到0,并繼續(xù)轉(zhuǎn)變到+35mV(動作電位)。也就是說,原來是負(fù)電性的膜內(nèi)暫時地轉(zhuǎn)變?yōu)檎娦,原來是正電性的膜外反而變成?fù)電性了。此時膜內(nèi)陽離子多了,Na+管道逐漸關(guān)閉起來。由于此時膜的極性并未恢復(fù)到原來的靜息電位,Na+管道在遇到刺激時不能重新張開,所以這時的Na+管道是處于失活狀態(tài)的。只有等到膜恢復(fù)到原初的靜息電位時,關(guān)閉的Na+管道遇到刺激才能再張開而使Na+從外面流入。Na+管道這一短暫的失活時期相當(dāng)于(神經(jīng)傳導(dǎo)的)不應(yīng)期。Na+流入神經(jīng)纖維后,膜內(nèi)正離子多了,此時K+管道的門打開,膜對K+的透性提高,于是K+順濃度梯度從膜內(nèi)流出。由于K+的流出,膜內(nèi)恢復(fù)原來的負(fù)電性,膜外也恢復(fù)原來的正電性,這樣就出現(xiàn)了膜的再極化,即膜恢復(fù)原來的靜息電位。這一周期的電位變化,即從Na+的滲入而使膜發(fā)生極性的變化,從原來的外正內(nèi)負(fù)變?yōu)橥庳?fù)內(nèi)正,到K+的滲出使膜恢復(fù)到原來的外正內(nèi)負(fù),稱為動作電位(action Potential)
Na+流入,K+流出,原來是正電性的膜表面,現(xiàn)在變成了負(fù)電性。這就使它和它的左右鄰(正電性)之間都出現(xiàn)了電位差。于是左右鄰的膜也都發(fā)生透性變化,也都和上述過程一樣地發(fā)生動作電位。如此一步一步地連鎖反應(yīng)而出現(xiàn)了動作電位的順序傳播,這就是神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)。
動作電位的出現(xiàn)非?欤恳粍幼麟娢淮蠹s只有1ms的時間,并且是“全或無”的。也就是說,刺激不夠強(qiáng)時,不發(fā)生動作電位,也就沒有神經(jīng)沖動;刺激一旦達(dá)到最低有效強(qiáng)度,動作電位就會發(fā)生并從刺激點(diǎn)向兩邊蔓延,這就是神經(jīng)沖動;而增加刺激強(qiáng)度不會使神經(jīng)沖動的強(qiáng)度和傳導(dǎo)速度增加。神經(jīng)沖動在神經(jīng)纖維上是雙向傳導(dǎo)的,但是由于在動物體內(nèi),神經(jīng)接受刺激的地方是神經(jīng)末端,因而神經(jīng)沖動只能朝一個方向傳播;并且,更重要的是在神經(jīng)纖維彼此接頭的地方(即突觸),神經(jīng)沖動是單向傳導(dǎo)的,來自相反方向的沖動不能通過,因而神經(jīng)沖動只能朝一個方向運(yùn)行。
神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)過程可概括為:①刺激引起神經(jīng)纖維膜透性發(fā)生變化,Na+大量從膜外流入,從而引起膜電位的逆轉(zhuǎn),從原來的外正內(nèi)負(fù)變?yōu)橥庳?fù)內(nèi)正,這就是動作電位,動作電位的順序傳播即是神經(jīng)沖動的傳導(dǎo);②纖維內(nèi)的K+繼續(xù)向外滲出,從而使膜恢復(fù)了極化狀態(tài);③Na+-K+泵的主動運(yùn)輸使膜內(nèi)的Na+流出,使膜外的K+流入,由于Na+:K+的主動運(yùn)輸量是3:2,即流出的Na+多,流入的K+少,也由于膜內(nèi)存在著不能滲出的有機(jī)物負(fù)離子,使膜的外正內(nèi)負(fù)的靜息電位和Na+、K+的正常分布得到恢復(fù)。
總結(jié):動作電位發(fā)生后,神經(jīng)纖維不能立刻發(fā)生新的動作電位,也就是說,神經(jīng)沖動傳導(dǎo)過去之后,神經(jīng)有一個很短的不應(yīng)期。在不應(yīng)期中,Na+管道關(guān)閉,動作電位不能發(fā)生。因此神經(jīng)沖動只能朝一個方向前進(jìn),而不能反過來向相反方向傳播。
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