生物 必修三 神经调节 逐字稿-4,928字
师:同学们大家好,今天我们一起来学习神经调节。做手术时需要使用麻醉剂,不同麻醉剂作用部位和机理不同。比如,拔牙用的普鲁卡因作用于钠离子通道;乙醚作用于神经递质;伽马氨基丁酸产生抑制性递质。为什么它们能让我们不产生兴奋或不传导兴奋呢?首先,我们来复习兴奋产生和传导的相关知识。兴奋产生包括三个阶段:极化,即静息电位;去极化,即产生动作电位的阶段;负极化,即静息电位的恢复阶段。不同阶段离子基础不一样,我们先来看极化阶段。
请大家看这张曲线图中的AB段,这就是极化静息电位。细胞膜内外钠离子分布不同,膜外钠离子多,膜内钾离子多,且膜外电位比内膜高,所以表现为外正内负,这就是静息电位。此时若给一个有效刺激,膜上钠离子通道打开,大量钠离子内流。钠离子带正电荷,移入细胞内,细胞就表现为内正外负的动作电位状态,即曲线图中的BC段。内正外负与静息时外正内负相反,这个过程叫去极化阶段。
当到达C这个峰值时,钠离子通道关闭,钾离子通道打开,大量钾离子外流。钾离子带正电荷,流入细胞外,细胞又恢复为外正内负,这就是静息电位的恢复阶段,也叫负极化阶段。至此,一次兴奋完成。但此时钠离子分布与最初不同,钠离子内流,钾离子外流,这就需要钠钾泵重新建立平衡。钠钾泵每消耗一个ATP,会把三个钠离子泵出细胞外,把两个钾离子泵入细胞内,为下一次兴奋做准备。这就是兴奋产生的机理,大家掌握了吗?
下面,我们借助几个问题,结合这张曲线图深入探讨一下。
问题一:BC段钠离子大量内流需要载体蛋白协助并消耗能量,这种说法对吗?大家应该想到,这是在考钠离子进入细胞的方式。刚才提到,钠离子内流需要钠离子通道打开,钠离子通道起载体作用。膜外钠离子多,钠离子借助载体,顺着浓度梯度由多的一边往膜内少的一边流动,这是协助扩散方式,不需要消耗能量。
问题二:动作电位大小会随着有效刺激的增强而不断加大,这种说法对吗?所谓有效刺激引发动作电位,但动作电位大小与刺激强弱没有关系,大家要知晓这一点。
问题三:把一根神经纤维放在低钠甚至无钠的等渗溶液中给予有效刺激,它能产生兴奋吗?刚才提到钠离子以协助扩散方式进入细胞,从高浓度到低浓度。现在外界钠离子浓度很低甚至没有,即使钠离子通道打开,钠离子也无法顺着浓度梯度进入内部,就不足以产生兴奋。
如果在正常基础上,额外增加外界溶液中钠离子浓度,C点(峰值)会如何移动呢?关键要考虑钠离子内外浓度差。增加外界溶液钠离子浓度,内外浓度差增大,意味着峰值会升高,所以C点上移。
了解了兴奋的产生,我们接着了解兴奋传导的相关机理。首先看兴奋在神经纤维上如何传导。大家看一个视频,带着这三个问题:传导过程、传导形式、传导方向。
这个细胞一开始处于静息电位状态,给一个有效刺激后,刺激部位兴奋,产生动作电位,表现为外负内正。兴奋区和周围未兴奋区有电位差,产生电荷移动,形成局部电流。兴奋就以局部电流,也就是电信号的形式逐渐向两边传导,传导方向是双向的。大家仔细观察会发现,兴奋的传导方向与膜内局部电流的流动方向相同。
这里要提醒大家,双向传导是有前提的,只有在离体神经纤维上才能说兴奋传导是双向的。在细胞内部,通常由树突接受刺激,沿着轴突往下传导,就不能说双向了。
当兴奋沿着轴突传递到轴突末端膨大的突触小体时,它是如何传到下一个神经元的呢?下面我们复习兴奋在神经元之间的传递。
我们要先了解一个结构——突触,通常突触包括突触前膜、突触间隙、突触后膜三个部分。突触主要有两种类型:轴突胞体型,即上一个神经元的轴突末端和下一个神经元的细胞体相连;轴突树突型,即上一个神经元的轴突末端和下一个神经元的树突相连。当然,突触还可以在神经元与效应器(肌肉或腺体)之间存在。
同样,大家观察一个视频,注意温习这三个知识:兴奋在细胞之间传递的过程、传递形式、传导方向。
兴奋传过来,引发突触前膜上钙离子通道打开,钙离子进入细胞内,引起突触小泡释放神经递质到突触间隙。神经递质与突触后膜上特异性受体结合,刺激打开突触后膜上相应通道,离子进出,使突触后膜电位改变,后一个神经元要么兴奋,要么抑制。刚才的递质有可能被相应的酶分解,产生的物质重新吸收回突触前膜,用于下一次形成新的递质。
整个过程中,传递形式不断变化。在突触前膜,兴奋以电信号形式传来,转化为神经递质这种化学信号;神经递质释放到间隙,与突触后膜受体结合后,又引发突触后膜电位变化,化学信号在突触后膜又转化成电信号。所以整个传递形式是电信号 - 化学信号 - 电信号的过程。因为存在信号转化,所以相比在神经纤维上的传导,速度要慢一些。
就传导方向而言,神经递质只能由突触前膜释放并作用于突触后膜,所以传导方向是单向的。
以上内容大家是否掌握,我们用题目验证一下。
第一题,如图表示神经递质多巴胺作用于突触后膜以及可卡因作用机理的示意图。多巴胺释放会刺激大脑奖赏中枢,使人产生愉悦感。下列说法正确的是:
A. 若某种抗体与多巴胺受体结合,则无法产生愉悦感。关键在于抗体与多巴胺受体结合,意味着多巴胺无法与自己的受体结合,后膜不会产生兴奋,自然没有愉悦感,所以A正确。
B. 可卡因与多巴胺竞争转运载体而使多巴胺不能从突触前膜释放。看这张图,可卡因似乎堵住多巴胺转运载体通道,结果是阻止多巴胺回到突触前膜,并非影响多巴胺释放,所以B选项机理说法错误。
C. 吸食可卡因上瘾的原因是可卡因不断作用于突触后膜,使突触后膜持续兴奋。观察图可知,是可卡因作用使多巴胺无法回收到突触前膜,导致突触间隙中多巴胺含量增多,从而持续引发突触后膜兴奋,并非可卡因直接作用于突触后膜,所以C错误。可卡因让人上瘾,是因为机体有自省能力,多巴胺释放多,通过负反馈调节减少释放。一旦不吸食,愉悦感降低,人会萎蔫、无精打采,出现抑郁、焦虑等症状。所以瘾君子反复吸食以获愉悦感,但长期吸食会抑制免疫系统功能,产生幻觉,引发暴力或攻击行为,危害生命。大家一定要远离毒品,珍爱生命。