浅谈兴奋由神经向肌肉的传递

浅谈兴奋由神经向肌肉的传递

作者：陈文红

来源：《新课程·中旬》2013年第10期

摘要：神经和肌肉是两种完全不同的组织，但兴奋仍可由神经向肌肉传递。这种传递取决于它们所形成的特殊结构，其结构又决定了兴奋只能由神经向肌肉单向传递。

关键词：兴奋；神经；肌肉；突触

兴奋作为一种信息可以在一个神经细胞内传导，也可以在神经细胞间传递，还可以在神经与肌肉间传递，即由神经向肌肉传递。神经和肌肉是完全不同的两种组织，两者之间并无原生质的直接沟通。那为什么能发生兴奋的传递呢？在近几年的高考及高考模拟试题中经常出现此类问题，本文就来讨论兴奋是如何由神经向肌肉传递的。

一、神经肌肉突触的结构

信息由一个神经细胞传递给后一个细胞，完全是借助于两个细胞之间的机能联系部位而得以实现的，这一联系部位称为突触，兴奋由神经向肌肉传递就是通过神经肌肉突触来实现的。利用电子显微镜观察其结构，可观察到该突触由三部分组成，即突触前膜、突触间隙和突触后膜。突触前膜是由运动神经末梢反复分支并脱去髓鞘形成的终末膜构成，内含大量的突触小泡，在突触小泡内含有乙酰胆碱这样的兴奋性神经递质，当作用于肌肉后，会使肌肉收缩。突触后膜是特化的肌纤维膜——终膜，终膜向细胞内凹入，形成许多小皱壁，其意义在于能增加后膜的面积，有利于接受来自突触前膜的刺激。突触前膜嵌在突触后膜的凹陷中，但两者不直接接触而形成一个间隙，称为突触间隙。突触前膜释放的神经递质乙酰胆碱经突触间隙可作用于突触后膜即终膜上特异性的受体，从而使肌肉收缩。

二、兴奋在神经肌肉突触的传递

从神经肌肉突触的结构来看，兴奋通过该突触的传递可能不像在同一种神经纤维上传导一样，简单地以电信号的形式进行，而可能包含一系列电信号和化学信号在内的复杂变化过程。

运动神经元内含有合成乙酰胆碱的原料，在胆碱乙酰化酶的作用下合成乙酰胆碱并储存于突触前膜的突触小泡内。当神经冲动传导到突触前膜时，在极短时间内，大约有200～300个突触小泡同时破裂，约有105～106个乙酰胆碱分子释放到突触间隙中，再经突触间隙扩散到突触后膜上，结果导致突触后膜上发生电位的变化。那突触后膜上为什么会发生电位变化呢？在此过程中，Ca2+内流起了关键性作用。当神经冲动到达突触前膜时，突触前膜去极化，

Ca2+通道开放，大量Ca2+顺浓度梯度内流导致突触小泡膜和突触前膜暂时互相融合并破裂，从而以胞吐的形式释放乙酰胆碱。此

时，Na+通道也打开，Na+内流，但似乎与乙酰胆碱的释放无关联。如果增加细胞外

Mg2+或降低细胞外Ca2+，即使神经冲动到达也不能

引起乙酰胆碱的释放，这是Mg2+阻断了Ca2+通道所致，说明了Ca2+进入突触前终末内的数量影响乙酰胆碱的释放。

乙酰胆碱释放后经突触间隙作用于终膜即突触后膜，与其上能特异性识别乙酰胆碱的受体结合，使终膜对Na+和K+通透性改变，导致终膜去极化即产生动作电位，从而完成一次神经肌肉突触的兴奋传递。

当乙酰胆碱与终膜上受体作用后，附着于终膜表面的乙酰胆碱酯酶，能使乙酰胆碱迅速水解为醋酸和胆碱而失去活性，使产生的兴奋不能持续。胆碱可以重新进入突触小体内成为合成乙酰胆碱的原料。乙酰胆碱的失活机制能提高肌肉的灵敏度，一旦受到刺激，就能快速地发生反应。

三、兴奋在神经肌肉突触上的传递是耗能的过程

突触小泡中的乙酰胆碱的合成、释放均是要消耗能量的，在突触小体内有大量的线粒体，可以为其提供能量。肌肉收缩也是需要消耗能量的，肌细胞中富含肌糖原，肌肉连续收缩后，肌细胞中肌糖原减少，乳酸增多，会使肌肉发生酸痛，同时也说明了肌肉收缩所需要的能量可能来自肌糖原。但肌糖原是否是唯一的能量来源呢？研究表明，如果用一种抑制剂抑制肌糖原的分解，肌肉仍能收缩，同时也不产生乳酸了，由此可见肌糖原并不是唯一的能量来源，也不是直接的能源物质。进一步研究表明，在肌细胞中还有一种能源物质磷酸肌酸，在肌酸激酶的催化下将其中的高能磷酸键断裂，形成ATP和肌酸，ATP则可作为肌肉收缩的直接能源物质。

四、兴奋在神经肌肉突触传递的特征

兴奋在神经肌肉突触上传递的特征和兴奋在神经细胞间传递的特征基本是一致的。

1.单向性传递，即兴奋只能由突触前膜传递到突触后膜，而不能反向传递

因为神经递质乙酰胆碱只存在于突触前膜的突触小泡内，只能由突触前膜释放，作用于突触后膜，而不能反向进行。

2.突触延搁，兴奋在神经纤维上以电信号形式传导，速度相当快，但兴奋通过突触的传递是极缓慢的，如，在蛙的骨骼肌传递时间长达3～4毫秒

这是因为神经与肌肉两者不能直接接触，其中存在信号的转

化，即突触前膜释放乙酰胆碱后，就将电信号转化为化学信号，一旦乙酰胆碱与突触后膜上特异性受体结合后，化学信号又转化为

电信号，从而使肌肉收缩。在整个结构中存在着电信号到化学信号再到电信号的转化，所以兴奋传递速度较慢，存在着突触延搁。

3.高敏感性，即易受环境因素的影响，如，物理、化学因素等

乙酰胆碱在突触后膜兴奋后迅速被分解，避免了肌肉持续性地收缩。但是，目前农业上常使用有机磷农药，如，敌敌畏，人类如果长期食用喷施这类有机磷农药的蔬菜，就可能会抑制体内乙酰胆碱酯酶的活性，也就阻止了乙酰胆碱的分解，从而造成肌肉持续收缩进而引起肌肉僵直。

总之，兴奋在神经肌肉突触上的传递实际上和兴奋在神经肌肉上的传递基本上是类似的，当兴奋传递到肌肉上，兴奋就可以以局部电流的形式沿肌纤维传导，最后引起肌肉收缩。

参考文献：

[1]陈阅增.普通生物学.1版.高等教育出版社，1997-07.

[2]王玢.人体及动物生理学.1版.高等教育出版社，1986-03.

（作者单位江苏省如皋市第一中学）

编辑马燕萍