個体と多様性の 生物学 第９回 個体としてのまとまり 和田 勝 東京医科歯科大学教養部 内部環境の恒常性 ホメオスタシス 浸透圧調節 浸透圧調節 浸透圧調節 浸透圧調節 浸透圧調節 水の通り道を細胞膜に造り、その通 り道の量を調節して水の出入りを調 節。水の通り道はアクアポリンという タンパク質。アクアポリンを含む小胞 を細胞膜に融合させる。この働きを 調節するのがバソプレッシンという 脳下垂体神経葉ホルモン（アミノ酸9 個） 内部環境の恒常性 最初の図には、このような調節を行 う内分泌系と神経系が描かれていな かった。 個体として、まとまりができるのはこ のような調節系があるから。内分泌 系の作用の仕方は最初のほうで学 んだ。それでは神経系は？ 神経系 ・いろいろな動物の神経系 ・脊椎動物では神経細胞は神経管から分化する 脊椎動物の神経系 脳 中枢神経系 大脳、間脳、中脳、 小脳、延髄 脊髄 脳神経系（ヒトでは12対） 末梢神経系 脊髄神経系（ヒトでは31対） 脊椎動物の神経系 末梢神経系は機能面から分類すると 感覚神経 （脊髄では後根へ入る） 体性神経系 （求心性・末梢から中枢に向かう） 運動神経 （脊髄では前根から出る） （遠心性・中枢から末梢へ向かう） 交感神経 自律神経系 （遠心性） 副交感神経 自律神経系 黒：交感神経 赤：副交感神経 内蔵や血管へ 両方が分布し、 拮抗的にはた らく 中枢から神経節までの神経繊 維を節前繊維、神経節から先 の神経繊維を節後繊維 神経細胞とグリア細胞 神経細胞の形態 大脳皮質の錐体細胞 小脳のプルキンエ細胞 運動神経細胞 一つの単位と考えて、ニューロンと呼ぶ ニューロン各部の名称と機能 ニューロン各部の名称と機能 シナプスは、シナプス前膜、シナプス間隙、 シナプス後膜から構成されている 浸透圧 興奮性伝導膜の性質を理解するために、 水のⅠからⅡへの浸透と（ⅡｰⅠ）の圧力 が釣り合う。この圧力を浸透圧という。 平衡電位 ⅠにKClを加える １）KイオンがⅠからⅡ へ移動 ２）ⅡからⅠへ電気的 に引き戻す力 １）と２）が釣り合う 平衡電位 この時、ⅠとⅡの間に平衡電位が生じる RT [ X ] Ex ln Fz [ X ] ［Ｘ］はモル濃度、Ｒはガス常数、Ｔは絶対温度、 ＦはFarady常数、ｚはイオンの価数 上の例では、Ｋイオンは１価、その他の定数を 入れて、常用対数に変換するとカリウムイオン の平衡電位は、、 平衡電位 [ K ] Ex 0.058 log [ K ] 単位はボルト （18℃） 上の例では、Ｋイオンの濃度を代入すると [0.1] Ex 0.058 log [0.01] ⅠとⅡの間に58mVの電位差が生じることになる 。 静止電位 細胞内と細胞外のイオン濃度には偏りがある イカgiant axon カニ神経 カエル縫工筋 細胞内（mM） Na K Cl 49 410 40 52 410 26 15 125 1.5 細胞外（mM） Na K Cl 440 22 560 510 12 540 110 2.6 77 この濃度差は、エネルギーを使ってつくり出している Na+-K+ ATPase 静止電位 興奮性膜を持った細胞が興奮していない（静止 時）ときは、膜はＫ+に対する透過性のみ存在し、 その他のイオンに対する透過性は極めて小さい （Ｋ+に対するチャンネルのみが開いている）。 [ K ]out [ K ]out RT Vr ln 0.058 log Fz [ K ]in [ K ]in となる（18℃）。 静止電位 イカのgiant axonでは、表の値を代入して、 [ K ]out 22 Vr 0.058 log 0.058 log [ K ]in 410 1 0.058 log 0.058 (1.301) 20 75.5 mV 静止電位 ガラス電極を使って実際に測定してみると、 活動電位 活動電位 活動電位 オシロスコープを使わないと記録できないような、 早い経過をたどる。 電位依存型ナトリウムチャンネル この早い電位変化は、電位依存性ナトリウムチャ ンネルのためにおこる。 電位依存型ナトリウムチャンネル 電位依存型ナトリウムチャンネル 前ページの動画からわかるように電位依存性ナ トリウムチャンネルは、３つの状態をとる。 チャンネル閉、反応性あり チャンネル開 チャンネル閉、反応性なし この回復 過程は時 間がかか る 不応期 活動電位の伝導 無髄神経 ジワジワ と這うよう に伝わっ ていく 活動電位の伝導 有髄神経 ランビエ絞輪を飛び飛びに伝わる 実際のニューロンでは ２）軸索を伝導して １）ここで活動電 位が発生 ３）ここから伝達 物質を放出 神経伝達物質の放出 神経軸索末端まできた電気的信号によっ て、神経伝達物質放出がおこる。 電気的信号が、どうして伝達物質の放出 につながるかは、次回へつづく！！
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