神经是如何控制肌肉运动的?

  在人体当中除了极小部分坏死的组织细胞外,人体大部分是活组织细胞,活组织细胞存在一种电活动,这种电活动称之为生物电。在可兴奋组织细胞受到刺激时会产生一种称为动作电位的电变化,这种电变化就是一种生物电。

  要想了解关于动作电位是什么?那么可能就要先了解一下可兴奋组织细胞,组织细胞的具体结构可以不管,但是要知道兴奋是如何通过细胞来传递的,就要知道组织细胞膜的存在,在组织细胞膜的里面和外面,有一种电位差的存在,兴奋就是通过这种电位差来实现传递的。

  比如在组织细胞处于安静状态下,细胞膜外的电位是正电位,这个正电位主要是带正电荷的钾离子形成的;膜内是负电位,这主要是带负电荷的蛋白质所形成的。这种细胞膜外为正,细胞膜内为负的电位差就称之为细胞的静息电位。

动作电位之所以会发生,就是细胞膜外全部为正电位和膜内全部为负电位的状态发生了变化,因为外在的一些刺激,比如看到了好吃的食物导致神经细胞产生了兴奋,这就导致细胞膜两边的电位差发生一小部分变化,如图所示,

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图B一小部分变成了,膜外为负,膜内为正的状态,这就是形成了动作电位,所以动作电位就是可兴奋的组织细胞在发生兴奋时,细胞膜两侧所形成的电位变化。而且这种电位变化是一个可持续的过程,一但某一部分产生了电位变化,它就会迅速地向一个方向进行传导,在这个过程中它的幅度和形状保持不变。所以兴奋的传递就是,在神经细胞处出现的细胞膜两侧的电位变化(至于为什么兴奋会引起细胞膜两侧的电位变化,这里就不做解释了),这个电位变化迅速地沿神经细胞传递到与肌肉细胞相接的位置。

接下来就是第二部分:兴奋在神经和肌肉接点的传递。在神经细胞出现动作电位时,动作电位沿着神经纤维传到最末端,在到达最末端时,引起最末端的钙离子通道开放,钙离子通道开放后,就使得神经细胞外的钙离子进入到神经纤维的最末端,然后使得最末端形成一个突触小泡,这个突触小泡中含有乙酰胆碱(专业名词),然后这个突触小泡慢慢移到神经纤维的最末端的细胞膜处,与细胞膜融合后,突触小泡就发生了破裂,就将乙酰胆碱释放到神经纤维外,然后乙酰胆碱在细胞液中移至肌纤维的细胞膜上,在肌纤维的细胞膜上,乙酰胆碱与细胞膜上的受体结合,然后又经过细胞膜上的离子通道开放,细胞膜内外的离子发生变化,最后导致肌细胞膜上也出现了动作电位。于是这就形成了兴奋由神经传递给了肌肉。

接下来进行第三部分:肌肉出现动作电位后,又是如何实现收缩运动的。这就要讲一讲肌肉的具体结构了。肌肉是由肌细胞构成,肌细胞(肌纤维)又是由数百到数千条平行排列的肌原纤维组成。每条肌原纤维由两种肌丝按照一定的规律排列组成,分别是粗肌丝和细肌丝。肌原纤维的具体结构如图所示:

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两条Z线之间的结构就是肌纤维最基本的结构,称为肌小节。其中细线的部分为细肌丝,粗线部分是粗肌丝。A带(暗带)是粗肌丝的存在地方,I带(明带)是有细肌丝而没有粗肌丝的地方。所以肌纤维出现动作电位后,粗肌丝和细肌丝又会出现一系列的化学反应(此处省略),导致的结果就是,粗肌丝和细肌丝之间产生了连接,如图所示,粗肌丝拉动细肌丝向M线靠拢,结果就是整个肌小节的长度缩短,从而导致肌原纤维以至整条肌纤维和整块肌肉的缩短。

  自此,从神经纤维产生兴奋至传导到肌纤维,然后肌纤维再产生细肌丝向粗肌丝靠拢,从而肌肉产生收缩,实现肌肉的运动。

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