感受器和效应器

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第 十一 章
感受器和效应器
（一）感受器和感觉
感受器细胞起换能器和放大器的作用。
１、单细胞生物：整个身体既是感受器，又是效应器。
２、多细胞生物：有专门的感觉器官
３、感受器对外界的刺激具有高度敏感性。
４、感受器感受刺激是一个换能的过程：其它能→电能
一、感受器
无刺激时
↓
　　　（神经元） 静息电位（内负外正）
↓（刺激达到一定强度）
　　　　　　 神经元产生兴奋
↓
　　　（动作电位：外正内负→外负内正）
↓
　　　　　　 产生局部电流
↓ 　　　 传导兴奋
　　　　　　　　　↓
脑
感受器
物理感受器
化学感受器
触压感受器
本体感受器
热感受器
平衡和听觉感受器
视觉和光感受器
物理感受器
1、触压感受器
昆虫：触角或触毛
裸露的神经末梢(触摸、痛、温度)
机械感受器（毛发根，神经末梢缠绕）
触觉小体：触觉感受器
环层小体（深部压力感受器），同心排列的结缔
组织膜里面充以淋巴液，能快速适应外界变化
人
2、本体感受器
感受自身肌肉、腱、关节等的状态 — 张力、运动、位置
肌梭——感受肌肉的伸展和收缩
腱梭——感受肌肉末端附于骨上的肌腱的伸展
关节感受器——感受关节韧带的运动
肌梭、腱梭的作用是相反的
肌梭兴奋→肌肉收缩→牵拉肌腱→腱梭兴奋→抑制肌肉收缩
本体感受器对刺激不能很快适应
与本体感受器有关的动作
完成复杂、细致动作（外科、绣花、弹琴）
闭眼能完成一些动作（穿衣、吃饭、打绳结）
3．热感受器
昆虫：热感受毛（触角最多上）
毒蛇：颊窝（红外探测器），对温度变化十分敏感。
哺乳动物：主要位于皮肤和舌上
4．平衡和听觉 —— 两者关系非常密切
1、平衡器官
平衡囊：囊中有平衡石，通过平衡石来调节机体的平衡，存在于水母、栉水母、甲壳动物中
平衡棍：双翅目昆虫中
侧线：鱼类、水生两栖类、两栖类幼体感受波浪和水流的器官，有维持身体平衡等作用
　平衡棒只存在于蚊、蝇等双翅目昆虫，后翅退化而成的细小的棒状物。在飞行时有定位和调节的作用。
2、听觉和耳
很多动物通过声音来吸引异性
听觉的主要器官——耳
鱼类、圆口类的内耳没有听觉功能，只有平衡功能
人耳：（兼有听觉及平衡功能）
● 声音传导：
耳廓→外耳道→鼓膜→听小骨（声音扩大）→卵圆窗→ 耳蜗内淋巴液振动→ 基底膜振动→ 覆膜、毛细胞互相摩擦→ 毛细胞兴奋→ 前庭蜗神经 → 脑
● 柯蒂氏器： 蜗管内
1、基底膜；
2、毛细胞 — 感觉细胞
顶端：纤毛（听毛）
底部：与前庭蜗神经相连
3、覆膜
涡虫：眼杯
眼杯不能成像,没有晶状体，是感光器
3、视觉和光感受器
无脊椎动物有3种不同的视觉器官
昆虫
皮肤：感光能力
单眼：有晶状体和角膜，能感光，不成像
复眼：能感光、能成像（甲壳及某些昆虫）
乌贼：单透镜眼
（1） 眼的结构和功能
眼球的结构（五膜一孔加三体）
光的传导：光→角膜→瞳孔→晶状体→玻璃体→视网膜
眼的结构
眼球壁
内容物
外膜
中膜
内膜：
角膜：无色透明，无血管，有感觉神经末梢，聚光
巩膜：最外面，由结缔组织组成，坚韧，保护眼球的作用
虹膜：中央有瞳孔，其虹膜内的平滑肌可调节瞳孔大小
睫状体：内有平滑肌，可调节晶状体曲度
脉络膜：有丰富的血管和棕黑色的结缔组织，遮光、提供营养
视网膜：含感光细胞：视杆细胞、视锥细胞，有黄斑、黄斑处感光细胞集中，成像最清晰，有盲点，盲点是视神经通过的地方，无感光细胞，物象落在这里引不起视觉。
房水：虹膜前后的无色液体
晶状体：双凸透镜，透明而富 有弹性，聚光作用
玻璃体：透明胶状物质
例2：在眼球的结构中，具有折光作用的是
A.角膜 B.瞳孔 C.虹膜 D.房水
E.睫状体 F.晶状体 G.玻璃体
视杆细胞：能感光（弱光），不能辨色
视锥细胞：能感光（强光），能辨色
（2）视网膜和视神经
白天活动的动物：鸽子
只有视锥细胞 — 不能夜间活动；能辩色 ；
夜间活动的动物：大多数猫头鹰
只有视杆细胞 — 夜间活动；不能辩色(黑、灰、白)
视网膜构造
外层：视觉（视锥、视杆）细胞；
中层：双极神经元、中间神经元；
内层：神经节细胞
传导途径：光→ 视觉细胞→ 兴奋→ 双极、中间神经元→ 神经节细胞→ 视神经→ 眼球后壁 → 脑
黄斑：视网膜中央，只有视锥细胞，无视杆细胞
盲点：视网膜上视神经穿过的地方，没有感光细胞，物象落在这里引不起视觉
盲点的测试
感光细胞：视锥与视杆
盲点
黄斑
例3：视网膜主要由三层神经细胞组成，这三层神经细胞由外向内排列顺序是
A.感光细胞、双极细胞、神经节细胞
B.感光细胞、神经节细胞、双极细胞
C.双极细胞、感光细胞、神经节细胞
D.神经节细胞、感光细胞、双极细胞
（3）眼的调节功能
从昏暗到光亮环境：瞳孔缩小，视杆细胞停止工作，视锥细胞开始感光。
从光亮到昏暗环境：瞳孔变大，视锥细胞停止工作，视杆细胞兴奋
由远看近处：睫状肌收缩→睫状小带舒张→晶状体由于本 身的弹性而增加曲度
由近看远处：睫状肌舒张→睫状小带收缩→晶状体被拉成扁平而减小曲度
较平：折射率低
凸出：折射率高
晶状体
原因 矫正
近视 眼球前后径过长或角膜弯曲度增大或晶状体较凸 凹透镜
远视 眼球前后径过短或角膜弯曲度变小或晶状体较平 凸透镜
散光 角膜或晶状体弯曲度不均 相应的透镜
（4）近视、远视和散光
（5）双目的作用
准确判断物体的距离
（6）视觉的化学
植物：叶绿素
动物：视觉细胞的膜盘—含感光色素；
人眼能感知的光段介于390nm—770nm之间
人眼看不到的光有哪些？（紫外光、红外光）
视杆细胞——视紫红质 = 视黄醛 + 视蛋白
视黄醇（维生素A1）
视锥细胞——视紫蓝质 = 视黄醛 + 光视蛋白
绿视锥细 胞
蓝视锥细 胞
红视锥细 胞
缺少其中一种或两种→色盲
复眼
复眼由许多构造相同的小眼组成
复眼的特点：
⑴ 对光的闪烁敏感
⑵ 能感知的电磁光谱的幅度比人的眼睛宽——感知紫外线
⑶ 有分析光的偏振面的能力——辨别方向
（三）化学感受器
1. 涡虫：纵沟（化学感受器）
2. 昆虫：味觉（足末端和口器――味觉毛）
嗅觉（触角――感觉毛）
3. 人的味觉和嗅觉
味觉（舌中的味蕾）
嗅觉（鼻腔中的嗅觉细胞）
(1) 味觉
味觉细胞
　特化的上皮细胞——微绒毛自顶端的嗅孔中伸出
味觉敏感区
(2) 嗅觉
嗅觉上皮：鼻腔顶端粘膜上皮
嗅觉的形成
气味物质分子→溶于鼻腔粘膜表面液体→嗅觉细胞兴奋→嗅觉神经纤维（嗅觉细胞基部）→ 脑（嗅觉中心）→嗅觉
特点
灵敏 — 感知多种气味
人：50多种，不算发达
哺乳类：灵敏，特别是夜间活动者；灵长类—退化(视觉发达)
鸟类：不发达（视觉发达）；食腐鸟类 — 嗅觉发达
易适应（习惯化）
入鲍鱼之肆，久而不闻其臭；久居兰室，不闻其香
二、效应器
● 肌肉和肌肉收缩
● 色素反应
● 生物发光
（一）肌肉及肌肉收缩
１．无脊椎动物
（１）最早的肌肉出现在腔肠动物：环肌、纵肌
（２）肌肉来源于中胚层
无脊椎动物：大多数是平滑肌，但软体动物、节肢动物有发达的横纹肌（骨骼肌）
二、效应器
２．脊椎动物
（１）肌肉的类型
平滑肌：收缩缓慢，有力而持久
骨骼肌（横纹肌、随意肌）（皮肤肌）：反应灵敏，收缩迅速，但耗能多，易疲劳。
心肌
肌肉的两种工作方式
动力工作：走、跑、跳、飞、游等动作
静力工作：抵抗重力，调节平衡、姿势等
（２）肌肉的基本结构单位：
肌细胞（肌纤维）：长柱形的多核细胞
（３） 肌肉的结构：肌腹＋肌腱
（４） 肌肉有屈肌、伸肌、收肌、展肌之分，只能“拉”不能“推”，每一个动作的完成都是若干块肌肉共同协调的结果。
（５）神经肌肉接点
神经元——运动终板
↓突触（乙酰胆碱）
肌纤维
运动单位 = 一个神经元 + 肌纤维
（1个神经元 → 多个末梢 → 多个肌纤维）
运动单位大 — 力度大、精确性差（四肢的三头肌）
运动单位小 — 力度小、但复杂而精密（眼球活动肌肉）
３、肌肉收缩
（１）单肌收缩
潜伏期
收缩期
舒张期
（２）全或无反应
刺激低于某个强度 — 肌纤维不收缩
达到某个强度 — 收缩
提高强度 — 并不能提高收缩的强度
（3）肌肉收缩张力的总和（叠加）
时间性总和 — 动作电位的速率
空间性总和 — 运动单位数目；运动单位大小
强直收缩——
多次单收缩的叠加→ 强直收缩→ 肌肉张力最大
（４）肌肉收缩的机制
① 骨骼肌纤维的超微结构
肌肉 肌细胞(肌纤维) 肌原纤维(明暗相间横纹) 两种肌丝
暗带（A带）：H区 — 暗带中央，较亮的狭窄区
明带（I带）：Z线 — 明带中央1条深线
肌节：两条相邻的Z线之间的部分；肌肉收缩的基本单位
组成：一个完整的暗（A）带；左、右各半个明（I）带
肌原纤维的超微结构——两种肌丝
粗肌丝（肌球蛋白丝）：贯穿暗带A全长
细肌丝（肌动蛋白丝）：自Z线 → A带的H区边缘
明带（I带）— 只有细肌丝
暗带H区 — 只有粗肌丝
暗带、H区以外 — 兼有粗、细肌丝
6条细丝呈六角形包围中央1条粗肌丝
肌丝的分子结构
细肌丝 — 肌动蛋白丝
肌动蛋白分子：结合位点 — 可与肌球蛋白分子的头结合
粗肌丝 — 肌球蛋白丝；1束肌球蛋白分子
肌球蛋白分子（长、Y形）2个头 — 向着H区的外侧；
尾 — 向着A带中央的H区1束
粗丝与细丝结合
↓
粗肌丝带着细肌丝向H区滑动
↓滑动一段距离后，脱离
粗肌丝滑回原始位置
↓
粗肌丝与细肌丝再结合
↓
肌肉收缩
↓
粗肌丝脱离结合点
↓
细肌丝回复到原初位置
↓
肌肉舒张
② 肌肉收缩的机制：
●明带、暗带H区
→ 缩短、甚至消失
●暗带
→长度不变
③ 肌肉收缩需要Ca2+的参与
原肌球蛋白：封闭肌动蛋白分子的结合位点；
肌钙蛋白：肌质网释放Ca2+与肌钙蛋白结合→原肌球蛋白分子构相变→肌动蛋白分子结合位点暴露
④ 肌肉收缩需要消耗ATP（能量）
肌糖原 → 葡萄糖→ 乳酸+ATP
磷酸肌酸+ADP → 肌酸+ATP
⑤ 快收缩和慢收缩（保持正常姿势）
不同步肌；红肌 — 白肌
（二）色素反应
同一个体的体色可随环境而改变
与“保护色”不相同
适应性 — 隐蔽：保护（躲避敌害）；便于捕食
乌贼、避役（变色龙）等
1. 色素细胞
位于皮肤中，含色素体（黑色素体、嘌呤体）
色素：黑素、眼色素、类胡萝卜素、蝶呤
2. 色素体 — 可迁移
集中于细胞体中央 → 体色变浅
散布细胞体内 → 体色变深
生物体多姿多彩的颜色是通过其色素的流动，不同色素之间的组合而形成的。
3. 色素流动的调控机制
神经 and/or 激素
（三）生物发光
较普遍（特别是海洋生物）
海面200m以下的光 — 均为生物发光
1. 意义：照明、诱集猎物、威胁、吸引异性等
2. 发光方式
自身发光（大多数情况）
体内发光细菌（少数情况）
3. 荧光素
一类物质总称 — 因动物而异；
作用： 荧光素 + O2 → 氧化荧光素 → 荧光
条件：荧光素酶、Mg2+、ATP（耗能、耗氧）
效率：冷光——萤火虫 95% - 99%
4. 光细胞
特殊的上皮细胞 → 荧光素、荧光素酶
（四）其他效应器
腺体 — 也是效应器官
草履虫：丝泡——射出长丝
腔肠动物（水螅和水母等）：
刺细胞——“探针”、刺囊（不能收回）
听觉感受器
蹬骨
砧骨
锤骨
卵圆窗
正圆窗
耳蜗神经
耳蜗
鼓膜
蜗管
前庭阶
鼓阶
毛细胞
覆膜
基底膜
蜗管示意图
14.5 皮肤感觉
嗅觉、味觉
B