突触小泡中的乙酰胆碱是兴奋传递的化学物质。乙酰胆碱是在轴浆中合成的，合成后由小泡摄取并贮存在小泡内，在一定情况下小泡内的乙酰胆碱可以释放入接头间隙，释放时小泡内的物质全部进入间隙，称为量子式释放。在神经纤维处于安静状态时，仅有少数小泡随机地与接头前膜接触融合，通过出胞作用将小泡中的乙酰胆碱释放入间隙；由于释放的乙酰胆碱量很少，对接头后膜只引起微弱的去极化作用，不会产生肌细胞的兴奋。但当神经纤维有冲动抵达末梢时，在动作电位去极化的影响下末梢膜的Ca2 通道开放，造成Ca2 的内流。Ca2 可能具有两方面作用，一方面使轴浆的粘滞性减小，另一方面可中和接头前膜内的负电荷，从而使小泡易于向前膜移动而融合。在Ca2 的作用下，导致较大量的小泡移向前膜并接触融合，发生出泡作用并向间隙释放出足够量的乙酰胆碱。足量的乙酰胆碱扩散到终板膜表面，和该膜上的特殊受体结合。这种受体是膜上的特殊蛋白质，由两部分组成：一部分可与乙酰胆碱结合，另一部分是离子通道。当受体未与乙酰胆碱结合时，通道处于关闭状态；而当受体与乙酰胆碱结合时，通道即行开放，使终板膜对K 、Na 、Cl-通透性增加（主要是Na 通透性增加），造成终板膜较大程度的去极化，形成终板电位。这种通道与前述的电压依从式通道不同，它是化学依从式通道；即它是在化学信号（如乙酰胆碱）与受体结合时才改变其功能状态的，亦即通道从关闭状态改变成开放状态，离子通透性从而增加。终板电位是局部兴奋，它只能以电紧张的方式影响其周围的肌膜，使肌膜也发生去极化。当肌膜去极化达到阈电位水平时，就引发肌膜的动作电位，此动作电位随即向整个肌细胞膜进行“全或无”式的传导，从而完成了神经肌接头兴奋传递的全过程。乙酰胆碱在完成传递作用后，将被终板膜上的胆碱酯酶水解而失活，终极电位也就消失，以便使下一个神经冲动到来时再发生新的神经肌接头传递。
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