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结构生物化学/膜蛋白/控制系统:神经系统

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神经系统通过几乎瞬时的电化学信号传递来运作。高度特化的细胞称为神经元,控制着传递方式。它们也是神经系统的功能单位。神经元是一个细长的细胞,具有三个部分:树突、胞体和轴突。

神经元
神经元

典型的脑神经元包含许多树突,它们看起来像从胞体长分支延伸出来的细枝。轴突是从胞体延伸出来的单个长突起。它通常以几个称为轴突末梢的小分支结束。它也覆盖着髓鞘,以促进神经冲动,或确保信号顺利快速地传递。神经元通常以链条和网络的形式连接。它们在物理上彼此靠近,但从未真正接触。将一个神经元的轴突末梢与另一个神经元的树突隔开的间隙称为突触。

当电脉冲通过神经元时,它从树突开始。基本上,树突接收来自其他细胞的信息。从那里,它通过胞体沿轴突传递。冲动总是遵循从树突到胞体,再到轴突的相同路径。当电脉冲到达轴突末端的突触时,会释放出称为神经递质的特殊化学物质。神经递质将跨越突触传递信号到下一个神经元的树突,以在下一个细胞中重新启动该过程。它们作为化学信使,被称为激动剂,因为它们打开细胞锁或受体,以在细胞外部和内部之间进行通信(医药设计 10-11),就像钥匙插入锁一样。

静息电位

静息电位
静息电位

当没有冲动通过神经元时,据说该细胞处于静息电位。细胞内部相对于外部带负电荷。细胞需要能量来维持这种负电荷。神经元的细胞膜包含一种称为 Na+/K+ ATPase 的蛋白质,它利用一个 ATP 分子的能量将 3 个带正电荷的钠分子泵出细胞。同时,它带入 2 个带正电荷的 K+ 离子,形成一个在外部具有较高 Na+ 浓度,在内部具有较高 K+ 浓度的系统。钠泄漏通道允许一些钾离子流出细胞。尽管如此,浓度差异会在细胞膜上产生约 -70mV 的净电位差,这就是静息电位的数值。动作电位是可以通过神经元传递的电化学脉冲。神经元膜也包含电压门控蛋白。这些蛋白将通过打开和允许某些通常不被允许穿过细胞的离子来响应膜电位的变化。神经元既有电压门控钠通道,也有电压门控钾通道。它们将在不同的情况下打开。

动作电位将从另一个神经元发送化学信号到细胞膜的某个局部区域(通常在树突中)的去极化或使其变得不那么负电位开始。当神经元受到刺激,以使细胞膜电位达到 -50mV 时,该区域的电压门控钠通道将打开。这些通道打开的电压称为阈电位。(在本例中,阈电位为 -50)。当电压门控通道打开时,细胞外的钠离子将遵循浓度梯度,涌入细胞。钠离子的涌入将导致细胞去极化,最终膜电位将增加到 +35mV。此时,电压门控钠通道将关闭,电压门控钾通道将达到其阈值并打开。细胞中浓缩的正钾离子现在将涌出神经元,使细胞膜重新极化到其负的静息电位。膜电位现在将下降到 -90mV,电压门控钾通道将关闭。在此之后,钾泄漏通道将使膜恢复到其原始状态,电位为 -70mV。整个过程大约需要 1 毫秒。

脊椎动物神经系统

神经系统
神经系统

脊椎动物神经系统可以分为两个主要部分:中枢神经系统 (CNS) 和周围神经系统 (PNS)。中枢神经系统充当中央指挥部,接收来自身体所有部位的感觉输入,并整合信息以产生反应。它控制着生存所需的大多数基本功能,例如呼吸、消化和意识。另一方面,周围神经系统是指中枢神经系统与机体其他部位进行沟通的通路。在高度进化的系统中,例如人类神经系统,有 3 种神经结合块:感觉神经元、运动神经元和中间神经元。感觉神经元在器官的感觉器官从环境中接收到刺激后,将信息发送到中枢神经系统。这些神经元的另一个名称是传入神经元。运动神经元将信息从中枢神经系统传递到器官或肌肉,以响应刺激或自愿动作。这些神经元的另一个名称是传出神经元。中间神经元在感觉神经元和运动神经元之间提供连接。

中枢神经系统

中枢神经系统由脑和脊髓组成,在感觉受体、肌肉和腺体之间的沟通中起作用。脊髓是一条长长的圆柱形索,从头部延伸到下背部的椎骨脊柱。大脑几乎完全由中间神经元组成。大脑是最大的脑部,控制着意识。它控制所有自愿运动、感知、感觉感知、言语、记忆和创造性思维。小脑有助于微调自愿运动,但不启动运动。它确保运动协调和平衡。脑干负责控制非自愿功能,例如呼吸、心血管调节和吞咽。它是延髓的一部分,对生命至关重要,并处理大量信息。延髓还有助于保持清醒状态。下丘脑负责维持体内平衡。它调节体温、控制饥饿、管理水平衡并帮助产生情绪。

脊髓包含 3 种神经元:轴突、中间神经元和神经胶质细胞。运动神经元的轴突从脊柱延伸到周围神经系统。中间神经元连接运动神经元和感觉神经元。神经胶质细胞为神经元提供物理和代谢支持。它充当身体和大脑之间的连接,以便它可以调节简单的反射

周围神经系统

它是一个感觉系统,将来自感觉的信息从身体传递到中枢神经系统,以及一个从 CN 分支到器官或肌肉的运动系统。运动系统可以分为两部分:躯体系统和自主系统,但这两个系统协同工作以确保适当的内部状态,以避免任何极端反应。

躯体神经系统负责自愿或有意识的运动。神经元只会针对身体运动所需的骨骼肌。躯体系统中的所有神经元都会释放乙酰胆碱,一种兴奋性神经递质,会导致骨骼肌收缩。

自主神经系统控制除骨骼肌以外的组织。它控制动物无法自愿控制的过程,例如心跳、消化道运动和膀胱收缩。它可以细分为交感神经系统和副交感神经系统。交感神经系统在身体准备应对紧急情况时发挥作用。它会加快心率,扩张瞳孔,加快呼吸速度。它还会刺激肾上腺髓质将肾上腺素和去甲肾上腺素释放到血液中。两者共同创造了“战斗或逃跑”反应。副交感神经系统在身体休息时最活跃。它会减慢心率,促进消化,减慢呼吸速度。它创造了“休息和消化”反应。

帕金森病

帕金森病 (PD) 是一种影响神经系统的退行性疾病。这是由脑中产生的神经递质多巴胺含量低造成的。明显的症状包括身体四肢或面部颤抖或僵硬、姿势不稳定或缺乏平衡和身体协调。这些症状会导致简单的任务(例如行走和说话)变得困难。运动技能受损的严重程度因人而异。有些人可能会严重残疾,而另一些人可能只遭受轻微的运动颤抖。这是一种慢性疾病,通常影响 50 岁左右的人。这种疾病没有治愈方法,因此随着时间的推移,症状会逐渐加重。

威尔逊病

威尔逊病是 13 号染色体上的遗传突变。这种疾病会导致一个人体无法去除过量的铜积累。负责去除铜的蛋白质是血浆铜蓝蛋白。一个人无法去除铜会导致肝硬化,即肝细胞受损并阻碍肝脏功能。威尔逊病的明显症状是身体极度颤抖,身体运动速度下降。此外,该人的精神能力会下降,并且在情绪上很敏感,尤其是在脾气方面。治疗方法包括避免食用任何含有铜的食物或螯合多余的铜以将其从体内去除。

检索自"https://wikibooks.cn/wiki/Structural_Biochemistry/Control_Systems/Nervous_System"

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