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當你打開一個(ge) 電腦網頁時,你的眼睛和手指已經完成了諸如轉動眼球、滑動手指等一係列動作。你是否思考過,為(wei) 何我們(men) 能完成這些動作呢?
其實,我們(men) 的每一個(ge) 動作,都是肌肉收縮作用於(yu) 骨骼的結果。當我們(men) 受到外界刺激時,會(hui) 產(chan) 生神經興(xing) 奮。神經興(xing) 奮是可以傳(chuan) 導的,當它傳(chuan) 導到肌肉時,會(hui) 使肌肉也產(chan) 生興(xing) 奮,肌肉興(xing) 奮又會(hui) 引起肌肉收縮,從(cong) 而產(chan) 生各種動作。我們(men) 將這種能夠傳(chuan) 播的神經興(xing) 奮稱為(wei) 神經衝(chong) 動。可以說,肌肉收縮就是神經衝(chong) 動的間接體(ti) 現。
那麽(me) ,神經衝(chong) 動是怎麽(me) 產(chan) 生的呢?
神經衝(chong) 動是在神經纖維上傳(chuan) 導的動作電位。我們(men) 可以把神經衝(chong) 動想象成電流,把神經纖維想象成電路。假如電路上連著一個(ge) 燈泡,當電流通過電路時,燈泡就會(hui) 亮。神經衝(chong) 動引起肌肉收縮的情況也與(yu) 此類似,隻不過神經衝(chong) 動這種“電流”不是普通的電流,它的產(chan) 生主要取決(jue) 於(yu) 兩(liang) 種元素。這兩(liang) 種元素就是鈉和鉀。鈉和鉀位於(yu) 元素周期表的第一列,它們(men) 的最外層軌道隻有一個(ge) 電子,極不穩定。因此,鈉和鉀一遇到空氣就會(hui) 立馬與(yu) 空氣中的氧發生反應,變成鈉離子和鉀離子。
作為(wei) 常量元素,鈉和鉀在人體(ti) 的含量很多,並且都是以離子的形式存在的。正常情況下,細胞外的鈉離子濃度高於(yu) 細胞內(nei) 的鈉離子濃度,細胞內(nei) 的鉀離子濃度高於(yu) 細胞外的鉀離子濃度。對於(yu) 鈉離子來說,一有機會(hui) ,它們(men) 就會(hui) 朝細胞內(nei) 流動;而對於(yu) 鉀離子來說,它們(men) 更傾(qing) 向於(yu) 向細胞外流動,這是由它們(men) 在細胞內(nei) 外的濃度差決(jue) 定的。
當身體(ti) 受到有效刺激時,細胞膜上的鈉離子通道開啟,鈉離子就會(hui) 開始向細胞內(nei) 流動。我們(men) 知道,鈉離子帶著一個(ge) 正電荷,因此,如果大量的鈉離子向細胞內(nei) 移動,必然會(hui) 使細胞內(nei) 外的電位發生變化。當細胞內(nei) 外的電位達到平衡時,鈉離子就不再移動了。這時,細胞膜上的鉀離子通道開啟了,於(yu) 是鉀離子就開始向細胞外流動,使細胞內(nei) 外的電位再次發生變化,等到細胞內(nei) 外的電位再次達到平衡時,鉀離子也停止移動了。
外界刺激使得鈉離子向細胞內(nei) 移動,鉀離子向細胞外移動,這兩(liang) 次移動使得細胞內(nei) 外的電位發生了變化,這種變化就是動作電位。動作電位不會(hui) 局限在受刺激的部位,動作電位產(chan) 生後,會(hui) 迅速向周圍傳(chuan) 導。一旦動作電位進行傳(chuan) 導,就會(hui) 產(chan) 生神經衝(chong) 動。而神經衝(chong) 動,則會(hui) 導致肌肉收縮。
由此可見,我們(men) 的生命活動離不開鈉和鉀。不過,這兩(liang) 種元素並不是攝入越多越好。以鈉為(wei) 例,世界衛生組織建議,成人每天攝入的鹽應不超過5克,其目的主要是限製鈉的攝入量。因為(wei) 根據上述細胞膜內(nei) 外電位變化的過程我們(men) 可以得知,如果體(ti) 內(nei) 的鈉離子過多,當細胞膜上的鈉離子通道開啟後,會(hui) 有過量的鈉離子湧入細胞膜內(nei) 。在這種情況下,即便鉀離子流到細胞膜外,細胞膜內(nei) 也不能恢複最初的電位,導致動作電位的傳(chuan) 導出現問題,無法正常地引起肌肉興(xing) 奮,我們(men) 也就無法完成動作了。
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