高校生物、刺激と興奮の伝導について

高校生物に関する質問です。

①ニューロンにおける興奮の伝導で、活動電流とありますが、その活動「電流」とは電位差が生じた部分の周辺に存在する「電子」の移動ではなく、ナトリウムイオン、カリウムイオン、といった荷電素粒子の流れでの事を言っているのでしょうか？

また、電流というからには、神経細胞内をイオンが高速で移動するようなイメージを持つのですが、実際にはイオンが軸索内を移動するのではなく、「刺激を受けた部分のナトリウムチャネルが開くことで透過性が向上、その結果、電位差(活動電位)ができ、その電位差が刺激となり隣接する部分も同様のイオンの移動が次々と起こり、軸索末端へ興奮が伝わっていく」という一連の電位の変化の流れを活動電流と呼んでいるのでしょうか？

②そもそもですが、1番初め、刺激を受けた時にナトリウムチャネルが開くのは、物理的な反応なのでしょうか？
例えば人間の肌に何か物が触れた時に、私たちは触れたことを感じる事ができますが、触れるという物理的な刺激があった時に、軸索のナトリウムチャネルが開く因果関係がわかりません。
もちろん、刺激には物理的なものだけではなく、音や光といった刺激もあると思いますが、そうであればますます何故初めにナトリウムチャネルが開くのかわかりません。できるだけ詳しく教えて頂けますと幸いです。

全く的外れな質問でしたら恐縮ですが、宜しくお願いします。

質問者からの補足コメント

• 本文①
  荷電素粒子ではなく荷電粒子の間違いです
  
  失礼いたしました。

    補足日時：2016/06/01 09:52

No.2 ベストアンサー 回答者： hanasaka 回答日時： 2016/06/02 10:46

高校では生物を取らなかったのですが、ここまで習うのですね。

私は大学で習いました。その時には活動電流という言葉は使いませんでした。

さて①はそうです。荷電粒子の流入排出により電位差が生まれます。
その結果軸索が順番にマイナスになることで末端に伝わります。
なので実際にマイナス粒子が移動しているわけではなく、見かけ上マイナスが移動しているのです。
この一連の電位の変化の流れを活動電流と呼んでいます。

②ですが、音や光も物理的刺激です。
http://web2.chubu-gu.ac.jp/web_labo/mikami/brain …
このサイトによると一部引用
＞膜の電位の逆転のきっかけは、他の神経細胞から信号を受け取った結果引き起こされることもあるし、また、外界からの物理的、あるいは、化学的刺激によって引き起こされることもあります。

何故初めにナトリウムチャネルが開くのか？

電位依存性Na+チャネルは膜電位の変化に敏感ですぐ反応して開きます。K+チャネルはすぐには反応せず遅れて反応します。

こんな感じでよろしいですか？


過去の質問も参考にしてください。残念ながらリンク切れになっているところもありますが。
https://oshiete.goo.ne.jp/qa/7015992.html
https://oshiete.goo.ne.jp/qa/212342.html
https://oshiete.goo.ne.jp/qa/3640428.html

この回答へのお礼

ご回答誠に有難うございました。
ORUKA1951さんのお礼にも書きましたが、活動「電流」と言われたときに、自分の持つ電流のイメージと、活動電流の説明との間に違和感がありましたが、解消できました。

この辺りの生理学は高校の教科書参考書レベルでは深く説明してもらえないので、非常に助かりました。
リンクも大変参考になりましま。有難うございますした。

お礼日時：2016/06/08 14:16

No.3 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2016/06/05 11:46

中学の理科で電流について改めて学びます。

電圧は小学校では学ばない。
＞その活動「電流」とは電位差が生じた部分の周辺に存在する「電子」の移動ではなく、
＞ナトリウムイオン、カリウムイオン、といった荷電素粒子の流れ
　ここは、とても多くの人が間違えている。理科の先生でも誤解して教えている人がいる。

　電流とは、「電荷の移動」であって、電子は無論、イオンなど荷電粒子とも別の話です。

中学で電流を水流モデルで学んだのじゃないかと思いますが、水が詰まった長いホースを蛇口につないで、蛇口をひねれば、ホースの先端から水が瞬時に出てきますから、水量は蛇口からホース先端に瞬時に移動しますが、水分子自体は一秒たっても数センチしか進んでいない。
　具体的な数値は忘れましたが、2㎜Φの銅線に1Aの電流を流した時の電子の速度はカタツムリ並み。

・銅Cuは２個の電子が自由電子
・銅の密度は8.94 g/cm³
・銅の原子量は63.5
・電子一個の電荷は　-1.6×10⁻¹⁹C
・１アンペアは一秒間に１クーロン 1C/s
・電子一個は　-1.60×10⁻¹⁹ C
で計算できます。時間があれば挑戦してください。

電流はなぜわかるかというと
　電流=電荷の移動　ですから、電荷が移動すると電位が変わります。その電位の変化を観察すると電荷が移動＝電流が流れたことが観察できるということです。

例えば視神経では光子がぶつかるとレチニール分子の形が変わります。そのためにその部分で電位の変化が起きる。
( http://iruka.la.coocan.jp/old/science/light/ligh … )

　神経の両端で電位差が生じると内部のイオンは一斉に移動を開始します。(水流モデル)--速度は水の場合は音速、電流の場合はその物質(神経細胞内の光速)で伝わります。電位の変化--外より内側が高くなるとかがあると、膜を挟んでイオンが力を受けて移動する。--- どのイオンを通すかは膜の構造による。ナトリウムが通ればナトリウムチャンネルとね。
　そのイオンによって、アセチルコリンなと゜神経伝達物質が分泌されシナプスの狭い間隙に拡散して次の神経に渡される。神経伝達物質を受けた膜細胞はイオンを通せるように変化してイオンが流出/流入することで、そこに電位差が生じる。この繰り返し・・
　神経伝達のボトルネックはシナプスということ。

＞できるだけ詳しく教えて頂けますと幸いです。
　相当はしょっています。
　酵素やリン酸回路とかは全く触れていない。それだけで教科書数冊分になる。自分で調べること。
　こんな場所で教えられるレベルを超えています。

この回答へのお礼

ご回答誠に有難うございます。
今まで個人的に持っている電流のイメージは、大量の電子が電線を通過していくものだったので、活動電流と言われた時にとても違和感があり、質問した次第です。
電流とは、 の部分は私が選択している化学、生物では深く学ぶ機会がなく、実際のところあやふやな部分が多いですが、自らで学んでみたいと思います。

お礼日時：2016/06/08 14:11

No.1 回答者： ROKABAURA 回答日時： 2016/06/01 11:44

ここが詳しい。

http://kitsuon-kaizen.en.que.jp/hori/108.htm

この回答へのお礼

リンク大変参考になりました。
誠に有難うございました。

お礼日時：2016/06/08 14:17