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結構生物化學/膜蛋白/控制系統:神經系統

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神經系統通過幾乎瞬時的電化學訊號傳遞來運作。高度特化的細胞稱為神經元,控制著傳遞方式。它們也是神經系統的功能單位。神經元是一個細長的細胞,具有三個部分:樹突、胞體和軸突。

神經元
神經元

典型的腦神經元包含許多樹突,它們看起來像從胞體長分支延伸出來的細枝。軸突是從胞體延伸出來的單個長突起。它通常以幾個稱為軸突末梢的小分支結束。它也覆蓋著髓鞘,以促進神經衝動,或確保訊號順利快速地傳遞。神經元通常以鏈條和網路的形式連線。它們在物理上彼此靠近,但從未真正接觸。將一個神經元的軸突末梢與另一個神經元的樹突隔開的間隙稱為突觸。

當電脈衝透過神經元時,它從樹突開始。基本上,樹突接收來自其他細胞的資訊。從那裡,它透過胞體沿軸突傳遞。衝動總是遵循從樹突到胞體,再到軸突的相同路徑。當電脈衝到達軸突末端的突觸時,會釋放出稱為神經遞質的特殊化學物質。神經遞質將跨越突觸傳遞訊號到下一個神經元的樹突,以在下一個細胞中重新啟動該過程。它們作為化學信使,被稱為激動劑,因為它們開啟細胞鎖或受體,以在細胞外部和內部之間進行通訊(醫藥設計 10-11),就像鑰匙插入鎖一樣。

靜息電位

靜息電位
靜息電位

當沒有衝動透過神經元時,據說該細胞處於靜息電位。細胞內部相對於外部帶負電荷。細胞需要能量來維持這種負電荷。神經元的細胞膜包含一種稱為 Na+/K+ ATPase 的蛋白質,它利用一個 ATP 分子的能量將 3 個帶正電荷的鈉分子泵出細胞。同時,它帶入 2 個帶正電荷的 K+ 離子,形成一個在外部具有較高 Na+ 濃度,在內部具有較高 K+ 濃度的系統。鈉洩漏通道允許一些鉀離子流出細胞。儘管如此,濃度差異會在細胞膜上產生約 -70mV 的淨電位差,這就是靜息電位的數值。動作電位是可以透過神經元傳遞的電化學脈衝。神經元膜也包含電壓門控蛋白。這些蛋白將透過開啟和允許某些通常不被允許穿過細胞的離子來響應膜電位的變化。神經元既有電壓門控鈉通道,也有電壓門控鉀通道。它們將在不同的情況下開啟。

動作電位將從另一個神經元傳送化學訊號到細胞膜的某個區域性區域(通常在樹突中)的去極化或使其變得不那麼負電位開始。當神經元受到刺激,以使細胞膜電位達到 -50mV 時,該區域的電壓門控鈉通道將開啟。這些通道開啟的電壓稱為閾電位。(在本例中,閾電位為 -50)。當電壓門控通道開啟時,細胞外的鈉離子將遵循濃度梯度,湧入細胞。鈉離子的湧入將導致細胞去極化,最終膜電位將增加到 +35mV。此時,電壓門控鈉通道將關閉,電壓門控鉀通道將達到其閾值並開啟。細胞中濃縮的正鉀離子現在將湧出神經元,使細胞膜重新極化到其負的靜息電位。膜電位現在將下降到 -90mV,電壓門控鉀通道將關閉。在此之後,鉀洩漏通道將使膜恢復到其原始狀態,電位為 -70mV。整個過程大約需要 1 毫秒。

脊椎動物神經系統

神經系統
神經系統

脊椎動物神經系統可以分為兩個主要部分:中樞神經系統 (CNS) 和周圍神經系統 (PNS)。中樞神經系統充當中央指揮部,接收來自身體所有部位的感覺輸入,並整合資訊以產生反應。它控制著生存所需的大多數基本功能,例如呼吸、消化和意識。另一方面,周圍神經系統是指中樞神經系統與機體其他部位進行溝通的通路。在高度進化的系統中,例如人類神經系統,有 3 種神經結合塊:感覺神經元、運動神經元和中間神經元。感覺神經元在器官的感覺器官從環境中接收到刺激後,將資訊傳送到中樞神經系統。這些神經元的另一個名稱是傳入神經元。運動神經元將資訊從中樞神經系統傳遞到器官或肌肉,以響應刺激或自願動作。這些神經元的另一個名稱是傳出神經元。中間神經元在感覺神經元和運動神經元之間提供連線。

中樞神經系統

中樞神經系統由腦和脊髓組成,在感覺受體、肌肉和腺體之間的溝通中起作用。脊髓是一條長長的圓柱形索,從頭部延伸到下背部的椎骨脊柱。大腦幾乎完全由中間神經元組成。大腦是最大的腦部,控制著意識。它控制所有自願運動、感知、感覺感知、言語、記憶和創造性思維。小腦有助於微調自願運動,但不啟動運動。它確保運動協調和平衡。腦幹負責控制非自願功能,例如呼吸、心血管調節和吞嚥。它是延髓的一部分,對生命至關重要,並處理大量資訊。延髓還有助於保持清醒狀態。下丘腦負責維持體內平衡。它調節體溫、控制飢餓、管理水平衡並幫助產生情緒。

脊髓包含 3 種神經元:軸突、中間神經元和神經膠質細胞。運動神經元的軸突從脊柱延伸到周圍神經系統。中間神經元連線運動神經元和感覺神經元。神經膠質細胞為神經元提供物理和代謝支援。它充當身體和大腦之間的連線,以便它可以調節簡單的反射

周圍神經系統

它是一個感覺系統,將來自感覺的資訊從身體傳遞到中樞神經系統,以及一個從 CN 分支到器官或肌肉的運動系統。運動系統可以分為兩部分:軀體系統和自主系統,但這兩個系統協同工作以確保適當的內部狀態,以避免任何極端反應。

軀體神經系統負責自願或有意識的運動。神經元只會針對身體運動所需的骨骼肌。軀體系統中的所有神經元都會釋放乙醯膽鹼,一種興奮性神經遞質,會導致骨骼肌收縮。

自主神經系統控制除骨骼肌以外的組織。它控制動物無法自願控制的過程,例如心跳、消化道運動和膀胱收縮。它可以細分為交感神經系統和副交感神經系統。交感神經系統在身體準備應對緊急情況時發揮作用。它會加快心率,擴張瞳孔,加快呼吸速度。它還會刺激腎上腺髓質將腎上腺素和去甲腎上腺素釋放到血液中。兩者共同創造了“戰鬥或逃跑”反應。副交感神經系統在身體休息時最活躍。它會減慢心率,促進消化,減慢呼吸速度。它創造了“休息和消化”反應。

帕金森病

帕金森病 (PD) 是一種影響神經系統的退行性疾病。這是由腦中產生的神經遞質多巴胺含量低造成的。明顯的症狀包括身體四肢或面部顫抖或僵硬、姿勢不穩定或缺乏平衡和身體協調。這些症狀會導致簡單的任務(例如行走和說話)變得困難。運動技能受損的嚴重程度因人而異。有些人可能會嚴重殘疾,而另一些人可能只遭受輕微的運動顫抖。這是一種慢性疾病,通常影響 50 歲左右的人。這種疾病沒有治癒方法,因此隨著時間的推移,症狀會逐漸加重。

威爾遜病

威爾遜病是 13 號染色體上的遺傳突變。這種疾病會導致一個人體無法去除過量的銅積累。負責去除銅的蛋白質是血漿銅藍蛋白。一個人無法去除銅會導致肝硬化,即肝細胞受損並阻礙肝臟功能。威爾遜病的明顯症狀是身體極度顫抖,身體運動速度下降。此外,該人的精神能力會下降,並且在情緒上很敏感,尤其是在脾氣方面。治療方法包括避免食用任何含有銅的食物或螯合多餘的銅以將其從體內去除。

檢索自"https://wikibook.tw/wiki/Structural_Biochemistry/Control_Systems/Nervous_System"

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