【—初二生物上册之神经冲动电传导】,所谓神经传导就是动作电位沿神经纤维的顺序发生。神经纤维某一点受到刺激,如果这个刺激的强度是足够的,这个点对刺激的应答是极性发生变化。
神经冲动的电传导
用同位素标记的离子做试验证明,神经纤维在受到刺激(如电刺激)时,Na+的流入量比未受刺激时增加20倍,同时K+的流出量也增加9倍,所以神经冲动是伴随着Na+大量流入和K+的大量流出而发生的。
我们知道,细胞膜上存在着由亲水的蛋白分子构成的物质出入细胞的管道。有些管道是经常张开的。但很多管道是经常关闭的,只有在接受了一定的刺激时才张开,这类管道可说是有门的管道。对神经传导来说,最重要的离子管道是Na+、K+、Cl-、Ca2+等管道。神经纤维静息时。也就是说,在神经纤维处于极化状态时(电位差为—70mV),Na+管道大多关闭。膜内外的Na+梯度是靠Na+-K+泵维持的。神经纤维受到刺激时,膜上接受刺激的地点失去极性,透性发生变化,一些Na+管道张开,膜外大量的Na+顺浓度梯度从Na+管道流入膜内。这就进一步使膜失去极性,使更多的Na+管道张开,结果更多的Na+流入。这是一个正反馈的倍增过程,这一过程使膜内外的Na+达到平衡,膜的电位从静息时的—70mV转变到0,并继续转变到+35mV(动作电位)。也就是说,原来是负电性的膜内暂时地转变为正电性,原来是正电性的膜外反而变成负电性了。此时膜内阳离子多了,Na+管道逐渐关闭起来。由于此时膜的极性并未恢复到原来的静息电位,Na+管道在遇到刺激时不能重新张开,所以这时的Na+管道是处于失活状态的。只有等到膜恢复到原初的静息电位时,关闭的Na+管道遇到刺激才能再张开而使Na+从外面流入。Na+管道这一短暂的失活时期相当于(神经传导的)不应期。Na+流入神经纤维后,膜内正离子多了,此时K+管道的门打开,膜对K+的透性提高,于是K+顺浓度梯度从膜内流出。由于K+的流出,膜内恢复原来的负电性,膜外也恢复原来的正电性,这样就出现了膜的再极化,即膜恢复原来的静息电位。这一周期的电位变化,即从Na+的渗入而使膜发生极性的变化,从原来的外正内负变为外负内正,到K+的渗出使膜恢复到原来的外正内负,称为动作电位(action Potential)
Na+流入,K+流出,原来是正电性的膜表面,现在变成了负电性。这就使它和它的左右邻(正电性)之间都出现了电位差。于是左右邻的膜也都发生透性变化,也都和上述过程一样地发生动作电位。如此一步一步地连锁反应而出现了动作电位的顺序传播,这就是神经冲动的传导。
动作电位的出现非常快,每一动作电位大约只有1ms的时间,并且是“全或无”的。也就是说,刺激不够强时,不发生动作电位,也就没有神经冲动;刺激一旦达到最低有效强度,动作电位就会发生并从刺激点向两边蔓延,这就是神经冲动;而增加刺激强度不会使神经冲动的强度和传导速度增加。神经冲动在神经纤维上是双向传导的,但是由于在动物体内,神经接受刺激的地方是神经末端,因而神经冲动只能朝一个方向传播;并且,更重要的是在神经纤维彼此接头的地方(即突触),神经冲动是单向传导的,来自相反方向的冲动不能通过,因而神经冲动只能朝一个方向运行。
神经冲动的传导过程可概括为:①刺激引起神经纤维膜透性发生变化,Na+大量从膜外流入,从而引起膜电位的逆转,从原来的外正内负变为外负内正,这就是动作电位,动作电位的顺序传播即是神经冲动的传导;②纤维内的K+继续向外渗出,从而使膜恢复了极化状态;③Na+-K+泵的主动运输使膜内的Na+流出,使膜外的K+流入,由于Na+:K+的主动运输量是3:2,即流出的Na+多,流入的K+少,也由于膜内存在着不能渗出的有机物负离子,使膜的外正内负的静息电位和Na+、K+的正常分布得到恢复。
总结:动作电位发生后,神经纤维不能立刻发生新的动作电位,也就是说,神经冲动传导过去之后,神经有一个很短的不应期。在不应期中,Na+管道关闭,动作电位不能发生。因此神经冲动只能朝一个方向前进,而不能反过来向相反方向传播。
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