神経と興奮の発生

基礎から分かる生物
神経と興奮の発生
1．神経の構造
①
ニューロン
神経細胞のこと．多細胞生物では神経細胞同士が連絡しあい，ネットワークを形成す
ることで外界の情報を中枢に伝えたり，中枢からの指令を効果器に伝えたりしている．
②
ニューロンの構造
ニューロンは細胞体と軸索からなる．細胞体には核があり，細胞体から多数の突起が
伸びている．そのうちの 1 つである軸索は，神経終末(軸索末端)でとなりのニューロン
の樹状突起と接続する．ニューロンでは樹状突起で隣のニューロンから情報を受け取り，
その情報が軸索を伝わって神経終末から隣のニューロンへと伝達されている．
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③ 有髄神経
シュワン細胞が軸索に巻きついてできた髄鞘をもつニューロンを有髄神経という．髄
鞘同士の隙間をランビエ絞輪という．また，髄鞘を持たない神経を無髄神経という．
2．興奮の発生
①
静止電位
静止状態(反応していない状態)の神経細胞では，細胞膜内外で電位の差が見られ，細
胞内が細胞外に対して約 40ｍＶ～80ｍＶ程度負になっている．この電位差を静止電位
という．
②
活動電位の発生
ある強さ以上の刺激(閾値以上の刺激)が神経細胞に与えられると，一時的に細胞内外
の電位が逆転して細胞内が正，細胞外が負の電位となる．この電位変化を活動電位とい
う．活動電位の大きさはおよそ 100ｍＶ程度である．
この電位変化は一時的なもの(約 1 ミリ秒)で，その後すぐに静止電位に戻る．
電位(ｍＶ)
40
０
活動電位
－60
静止電位
刺激
０
１ ２ ３ ４ ５
時間(ミリ秒)
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基礎から分かる生物
③
興奮
神経細胞に活動電位が生じている状態を興奮といい，興奮の有無が神経系の情報の信
号として伝えられる．
まとめ～興奮が発生するしくみ～
①
静止状態の細胞に閾値以上の刺激が与えられる．
②
細胞内外の電位差が逆転する．
③
活動電位が生じて，興奮が発生する．
④
全か無かの法則
神経細胞は閾値より小さな刺激では興奮せず，閾値以上の刺激を与えないと興奮が起
こらない．また，閾値以上の刺激では，刺激の強さによらず反応の大きさは変わらない．
反応の大きさ
閾値
刺激の強さ
⑤
刺激の強さの伝え方
刺激の強さによって，神経細胞の活動電位の大きさは変化しないが，刺激が強いほど
活動電位が発生する回数(頻度)が多くなる．そのため，脳などに伝えられる信号の量が
増えることで，刺激の大きさが伝えられる．
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基礎から分かる生物
神経細胞はニューロンとよばれる．ニューロンは核のまわりの細胞体と多数の突起とか
らできている．突起のうちの 1 本は長くて( A )とよばれる．他の突起は( B )とよばれ
るが,これは短く細かく枝分かれしている．脊椎動物の大部分の(
(
C
)によって覆われているが,ところどころ(
C
A
)は絶縁体である
)を欠く部分があり(
いる．この部分を ( D )という．静止状態の神経細胞では,細胞内の( ｅ
が細胞外より高く,(
ｆ
細胞内が細胞外よりも(
A
)が露出して
)イオンの濃度
)イオンの濃度は細胞内より細胞外の方が高い．静止時の電位は,
ｇ
)になっている．これを(
ｈ
)とよぶ．神経はある値以下の
刺激には反応しないが,その値以上の刺激を受けると,その部分の電位が逆転し,細胞内が細
胞外に対して( ｉ )になる．この電位変化を( ｊ )という．
問 1 空欄( A
問 2
(
A
)～( ｊ )に適当な語句を埋めて文を完成させよ．
)を電気的興奮が伝わるとき,(
C
)によって覆われているものと,覆われてい
ないものとではどちらの方が伝導速度が速いか．
問 3 下線部のような反応様式を何とよぶか．
問 4 生理食塩水中に置いた 1 個の神経細胞に,ある強さの
電気刺激を与えて,細胞外に対する細胞内の電位差
の変化をオシロスコープに記録した．その結果を表
したものが右の図である．縦軸と横軸の適切な単位
を示せ．
問 5 問 4 の図において,(ｊ)の大きさはおよそいくらか．
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分化した細胞の中でも，ニューロンは極めて特殊なかたちをしている．
図 1 は有髄の運動ニューロンの構造を示したものである．次の設問(1)と(2)に答えよ．
(1) 図 1 のア～キは何か．適切な名称を答えよ．
(2) 図 1 のアに存在する細胞小器官のうち，核以外の細胞小器官の名称を 3 つ答えよ．
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基礎から分かる生物
問 1 次の文章の空欄[ A ]～[ ｅ ]にあてはまる最も適切な語句を，以下の〔選択肢〕
から選び，ア～カの記号で解答欄に答えなさい．
神経や筋肉などの興奮性細胞において，ナトリウムイオンの濃度は細胞の[
うが高く，カリウムイオンの濃度は細胞の[
B
A
]側のほ
]側のほうが高い．神経細胞の細胞外の電
位を 0mＶとするとき，電気的に興奮していない状態(静止電位)では，神経細胞の細胞内は，
[
C
]の電位をもつ．興奮部に活動電位が生じると，これに隣接する部位が願次興奮し，
興奮は神経軸索を伝わっていく．これを興奮の[
D
]とよぶ．興奮が軸索の末端に達する
と，シナプスで神経伝達物質を放出することにより，次のニューロンに興奮が伝わる．これ
を興奮の[ ｅ
]とよぶ．
〔選択肢〕
ア．内
イ．外
ウ．正
オ．伝達
カ．伝導
エ．負
問 2 次の文章の空欄( ア )～( テ )に適当な語句を書きなさい．
神経細胞(ニューロン)は，核のある(
からできている．有髄神経では(
イ
ア
)，そこから出ている樹状突起および(
)にシュワン細胞が巻きついて(
て，ある間隔でくびれがみられる．この部分を(
エ
ウ
イ
)
)を形成してい
)といい，この存在により(
オ
)伝
導が可能となる．実際，有髄神経は無髄神経の神経伝導速度の 100 倍にもなることがある．
ニューロンはその働きに応じて次の 3 つに分けられる．受容体(感覚器官)の興奮を中枢に伝
える働きをしている(
カ
)ニューロン，それとは逆に中枢の興奮を作動体に伝える(
)ニューロン，および中枢でニューロンとニューロンの間を連絡する( ク
キ
)ニューロンで
ある．
ニューロンの細胞膜に存在するナトリウム―カリウムポンプの働きによって，(
オンが細胞外にくみ出され，(
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コ
ケ
)イ
)イオンが細胞内に取り込まれる．これは濃度勾配に逆
らう輸送であり( サ
)輸送と呼ばれ，この時に消費されるエネルギーは ATP によってまか
なわれる．ところが細胞膜にある(
コ
)イオンチャンネルを通じて(
外に流れ出し，その結果，細胞膜の外側は(
シ
)に，内側は(
コ
)イオンが細胞
)に分極する．この時
ス
に生じる電位差を( セ
)といい，その大きさは約－70mＶである．ニューロンが刺激を受
けると，細胞膜にある(
ケ
流入し，(
ソ
)イオンチャンネルが開き，(
)イオンが細胞内に急激に
ケ
)電位が発生する．これが興奮である．興奮は直ぐにおさまり電位は元の状
態にもどる．この後しばらくは刺激されてもこの部位では興奮が起きない．この時期を( タ
)といい，これがあるおかげで興奮の伝導が一方向に進む．
ニューロンの末端は次のニューロンと小さなすきま(間隙)を介してつながっていて，この
接続部を( チ )という．( チ
)での興奮伝達は( ツ
われ，化学物質としてノルアドレナリンや(
テ
)と総称される化学物質を介して行
)などがある．(
ツ
)は興奮を伝える側
のニューロンの末端に存在する小胞に蓄えられていて，興奮がこの末端にまで達すると，そ
れを感知して小胞が細胞膜と融合し，その結果( ツ )が間隙に分泌される．分泌された(
ツ
)は相手のニューロンの細胞膜にある受容体に結合し，これが刺激となって興奮が生じ
る．その後，直ぐにこれを分解して興奮をおさめるが，(
テ
)はコリンエステラーゼによ
って分解される．
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