第二章第二节 昆虫的神经生理精选文档.ppt
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1、第二章第二节昆虫的神经生理本讲稿第一页,共四十页一、昆虫的神经构造一、昆虫的神经构造轴突或侧支的端丛不是直接相连的,而是以突触轴突或侧支的端丛不是直接相连的,而是以突触(synapse)的形式相联的形式相联系系;端丛与肌肉相连系,称为神经;端丛与肌肉相连系,称为神经-肌肉联接部(突触肌肉联接部(突触)端丛本讲稿第二页,共四十页昆虫的神经系统从解剖学上可分为三类:昆虫的神经系统从解剖学上可分为三类:1 1、中枢神经系统、中枢神经系统 Central nervous system Central nervous system 脑脑 食道下神经节食道下神经节 腹神经索腹神经索2 2、交感神经系统交感
2、神经系统 Visceral nervous system Visceral nervous system (1 1)口道交感神经系统)口道交感神经系统 (2 2)腹交感神经系统)腹交感神经系统 (3 3)尾交感神经系统)尾交感神经系统3 3、周缘神经系统、周缘神经系统Peripheral nervous systemPeripheral nervous system:本讲稿第三页,共四十页二、昆虫神经系统传导神经冲动的机制二、昆虫神经系统传导神经冲动的机制感受器感受器传入神经元传入神经元中间神经元中间神经元运动神经元运动神经元肌肉肌肉/腺体腺体刺激刺激(物、化)(物、化)突触:介质(化)突触:
3、介质(化)1.1.兴奋性细胞的电现象兴奋性细胞的电现象本讲稿第四页,共四十页刺刺激激:引引起起机机体体或或组组织织、细细胞胞发发生生一一定定反反应应的的内内外外环环境境变变化化,即即使使可可兴兴奋奋细细胞胞从从静静息息状状态态转转为为活活动动状状态态而而发发生生兴兴奋奋的的各各种种适宜因素适宜因素。分为:电刺激、化学、物理分为:电刺激、化学、物理。可可兴兴奋奋细细胞胞或或兴兴奋奋细细胞胞:神神经经、肌肌肉肉细细胞胞及及某某些些腺腺细细胞胞都都具具有有可以产生兴奋与传导的特征,故称可以产生兴奋与传导的特征,故称兴奋性:兴奋性:可兴奋细胞接受刺激产生兴奋(动作电位)的能力。可兴奋细胞接受刺激产生兴
4、奋(动作电位)的能力。兴兴奋奋:指指机机能能活活动动由由相相对对静静止止变变为为相相对对运运动动。兴兴奋奋则则是是可可兴兴奋细胞受刺激后产生动作电位的过程。奋细胞受刺激后产生动作电位的过程。抑制:抑制:指机能活动由相对运动变为相对静止。指机能活动由相对运动变为相对静止。1.1.兴奋性细胞的电现象兴奋性细胞的电现象本讲稿第五页,共四十页膜膜电电位位 (membrane(membrane potentialpotential,Em)Em):神神经经细细胞胞膜膜内内与与膜膜外的电位差叫膜电位。膜内为负,膜外为正。外的电位差叫膜电位。膜内为负,膜外为正。静静息息电电位位(resting(resting
5、 potential,potential,RP)RP):细细胞胞未未受受刺刺激激时时,存存在在于于细细胞胞内内外外两两侧侧的的电电位位差差叫叫做做静静息息电电位位。膜膜电电位位总总是是按按照照“膜内膜内”减去减去“膜外膜外”计算,故静息是一个负数。计算,故静息是一个负数。2.2.膜电位膜电位 静息电位静息电位 平衡电位平衡电位 本讲稿第六页,共四十页本讲稿第七页,共四十页本讲稿第八页,共四十页神经元神经元 :神经细胞纤维,外覆神经膜神经细胞纤维,外覆神经膜,半通透性半通透性膜内:膜内:NaNa+少少K K+多多ClCl-少少A A-多存在离子多存在离子膜外:膜外:NaNa+多多K K+少少Cl
6、Cl-多多A A-少浓度级差少浓度级差几乎几乎不通不通自由自由通透通透完全完全不通不通膜膜电电位位静息电位(静息电位(resting potentialresting potential)静息状态下的膜电位(内负外正)静息状态下的膜电位(内负外正)电位不处于零电位上,称电位不处于零电位上,称极化状态极化状态静息时电势差膜电位的成因:膜电位的成因:本讲稿第九页,共四十页2.膜电位膜电位静息电位静息电位平衡电位平衡电位 ClCl的的平平衡衡电电位位 (equilibrium(equilibrium potentialpotential,E Eclcl):化化学学浓浓度度级级差差的的力力量量引引起起
7、ClCl向向内内扩扩散散,而而电电的的阻阻力力阻阻止止ClCl进进一一步步向向内内扩扩散散,势势必必最最后后达达到到一一个个平平衡衡。这这时时候候电电位位的的阻阻力力与与扩扩散散压压力力正正好好相相等等,这这就就是是ClCl的的平平衡衡电电位位 (E(Eclcl)。这这个个平平衡衡电电位位显显然然决决定定于于浓浓度度级级差差的的大大小小,以以及及温温度度等等常数,它可以表示为,常数,它可以表示为,(Nernst(Nernst方程式方程式),Ecl是是Cl的平衡电位,的平衡电位,R是国际气体常数是国际气体常数(8.314焦耳焦耳/度度/克分子克分子),T是绝对温度是绝对温度(。K),N是每一离子
8、的单位电荷数,是每一离子的单位电荷数,F是法拉第常数是法拉第常数(9650O库仑库仑),CIo是膜外的是膜外的CI浓度,浓度,Cll;是膜内的是膜内的Cl浓度,因此浓度,因此Clo/Cll是通过膜的是通过膜的Cl浓浓度级差。浓浓度级差。本讲稿第十页,共四十页K的平衡电位的平衡电位(EK);Na的平衡电位的平衡电位(ENa)实实际际上上膜膜电电位位是是钾钾电电位位、钠钠电电位位及及氯氯电电位位的的综综合合。Goldman的定场公式:的定场公式:RTPKK+i+PNaNa+i+PClCl-oEm=lnnFPKK+o+PNaNa+o+PClCl-i这里,这里,PK是是K的相对通透性,的相对通透性,P
9、Na,Pcl。膜膜电电位位是是由由钾钾的的浓浓度度级级差差及及相相对对通通透透性性,加加上上钠钠的的浓浓度度级级差差及及相相对对通通透透性性,加加上上氯氯的的浓浓度度级级差差及及相相对对通通透透性性所所共同决定。共同决定。本讲稿第十一页,共四十页ENaEKEmt0+_图1膜电位(Em),零电位(0),钾的平衡电位(Ek)钠的平衡电位(ENa),及钠限阈本讲稿第十二页,共四十页 在在形形成成膜膜电电位位后后,离离子子泵泵不不断断工工作作,利利用用ATPATP分分解解供供应应的的能能力力不不断断将将钠钠送送出出将将钾钾运运入入。故故膜膜电电位位不不是是静静止的电位而是处于动态的平衡中。止的电位而是
10、处于动态的平衡中。2.膜电位膜电位静息电位静息电位平衡电位平衡电位本讲稿第十三页,共四十页轴突:轴突:神经细胞纤维,外覆神经膜神经细胞纤维,外覆神经膜半通透性半通透性膜内:膜内:Na+少少K+多多Cl-少少A-多存在离子多存在离子膜外:膜外:Na+多多K+少少Cl-多多A-少浓度级差少浓度级差几乎几乎不通不通自由自由通透通透完全完全不通不通膜膜电电位位静息电位(静息电位(restingpotential)静息状态下的膜电位(内负外正)静息状态下的膜电位(内负外正)电位不处于零电位上,称电位不处于零电位上,称极化状态极化状态静息时电势差3.动作电位(动作电位(actionpotential)的产
11、生)的产生本讲稿第十四页,共四十页3.动作电位(动作电位(actionpotential)的产生)的产生膜的电位差的改变称为膜的电位差的改变称为电生成过程电生成过程(electrogenesis)。活化活化:刺激引起的离子通导性的增加。反之为失活。刺激引起的离子通导性的增加。反之为失活。膜的超极化膜的超极化(hyperpolarization):因为膜本身是外正内负,因为膜本身是外正内负,离子的流动使得外部更正,内部更负。即原来的极化状态加强了。离子的流动使得外部更正,内部更负。即原来的极化状态加强了。如如K外流,外流,Cl内流。内流。膜的去极化膜的去极化(depolarization):由于
12、离子通导性的改变由于离子通导性的改变使得膜外部的正电减少,内部的负电也减少。如使得膜外部的正电减少,内部的负电也减少。如Na内流内流、K失活、失活、Cl失活。失活。钠限阈钠限阈(t):在轴突膜上,有一个钠限阈在轴突膜上,有一个钠限阈(t),当活化,当活化达到这一限阈时,不论刺激的强度有多大,它都发展到最达到这一限阈时,不论刺激的强度有多大,它都发展到最大值大值。本讲稿第十五页,共四十页本讲稿第十六页,共四十页由静止电位产生动作电位时,主要为钠及钾离子通导性的改变,氯离子通导性基本不变由静止电位产生动作电位时,主要为钠及钾离子通导性的改变,氯离子通导性基本不变。在在一一个个刺刺激激加加在在神神经
13、经膜膜上上时时,钠钠通通导导性性首首先先有有一一个个暂暂时时的的、突突然然的的改改变变,钠钠极极度度活活化化,大大量量的的Na进进入入膜膜内内,引引起起膜膜的的去去极极化化。膜膜电电位位向向钠钠的的平平衡衡电电位位靠靠近近,电电位位有有一一个个上上升升阶阶段段。但但是是,必必须须指指出出,要要使使这这一一去去极极化化达达到到最最高高值值,必必须须首首先先达达到到钠钠限限阈阈又又称称阈阈值值膜膜电电位位(约约12一一15mV),一一旦旦达达到到后后,即即形形成成一一个个不不分分级级性性的的钠钠活活化化。这这个个上上升升阶阶段段又又称称为为暂暂时时流流或或暂暂时时锋锋(transientpeak)
14、。因因为为钠钠的的活活化化只只是是暂暂时时的的,立立即即发发生生钠钠的的失失活活,同同时时,在在膜膜电电位位发发生生去去极极化化的的时时候候,立立即即接接着着发发生生了了钾钾的的活活化化,钾钾的的通通导导性性增增加加,这这使使钾钾离离子子流流出出,钠钠的的失失活活及及钾钾的的活活化化这这二二者者合合起起来来,导导致致接接着着发发生生一一个个下下降降阶阶段段。这这个个下下降降阶阶段段又又称称为为稳稳态态电电流流(steadystatecurrent),在在这这个个阶阶段段,极极化化又又恢恢复复,因因此此,是是恢恢复复极极化化阶阶段段。这这个个上上升升与与下下降降,不不论论刺刺激激是是什什么么,或
15、或其其力力量量如如何何,只只要要达达到到限限阈阈,就就一一定定连连着着发发生生。膜膜电电位位恢恢复复极极化化时时,钾钾的的通通导导性性下下降降,逐逐渐渐变变回回正正常常。在在这这一一时时候候,钠钠已已完完全全失失活活,而而钾钾还还有有一一些些增增加加的的通通导导性性,钾钾离离子子的的继继续续不不断断流流出出,使使膜膜变变成成超超极极化化,也也即即膜膜电电位位比比静静止止时时期期更更负负,这这就就是是正正相相(positivephase)。这这时时的的膜膜电电位位又又上上升升,因因为为在在钾钾的的通通导导性性增增加加时时,有有过过多多的的钾钾离离子子流流到到膜膜外外,膜膜外外钾钾离离子子的的积积
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