Poslední aktualizace: 28/10/2013
První článek v řadě "Základy lidské a živočišné fyziologie". Hlavní pojmy jsou diskutovány, je podrobně popsáno o nejdůležitějších vlastnictví živých buněk - přítomnost odpočinku.
Přemýšleli jste někdy o tom, jak je ideální systém lidského těla? Vše je v něm objednáno do nejmenšího detailu, a pokud se pokusíte ponořit se do procesů vyskytujících se v našem těle za jednu sekundu, můžete zažít exoritantního úžasu. Čím více zjistíte, jak přesně buňka, každá odděleně pořízená buňka, je platná, tím více jste přesvědčeni o velikosti matky přírody.
Než se ponoříte do detailů struktury a práce lidského těla, stojí za to objasnit, jaká úroveň bude organizace řeč. Naše tělo je nejsložitější katematografie, které lze rozdělit do oddělení - systémy orgánů sestávajících, od buněk. A každá jednotlivá buňka není pro systém méně obtížná. Vzhledem k tomu, že základy anatomie se konají ve škole, bude mnohem zajímavější mluvit o menších složkách našeho těla - o buňkách. Mechanismy, které poskytují jejich živobytí, jsou chemické a fyzické interakce různých látek mezi sebou. Dnes, a to díky vývoji molekulárních metod, je již známo, že je docela hodně, ale některé hádanky ještě nebyly vyřešeny.
Komunikace do jednoho celého obrovského počtu struktur různých velikostí - z buňky do celého orgánu - je poskytována především takovým majetkem života jako vzrušení, to znamená, že schopnost se přesunout do stavu fyziologické aktivity pod vlivem některé vnější podněty. Všechny buňky lidského těla a zvířat v jednom stupni nebo jiném vyloučení. Odpověď na jakékoli podráždění bude v konečném důsledku vždy druhem pohybu.
Vzrušitelné buňky mají tři důležité vlastnosti - spíše fyzické než čistě biologické. Jedná se o přítomnost dvou potenciálů, míru a činnosti a vodivosti - vlastnosti pro přenos signálu. Elektrický potenciál buňky je poskytován různou koncentrací iontů na obou stranách plazmatické membrány. Skutečnost, že membrána živé buňky je polopropustná (to je, chybí určité ionty, a jiní nenechte si ujít), to bylo známo na konci 19. století. Později byly známy mechanismy přepravy molekul a iontů v buňce az buňky.
Buněčná membrána je dvojitá vrstva fosfolipidů. Jedná se o polární organické sloučeniny, které přidělují dva konce - hydrofilní (dobře interaguje s vodou) hlavou a dvěma hydrofobními (odpuzují molekuly vody) ocasu. Jako součást membrány, hlava některých fosfolipidů čelí vnějšímu prostředí pro buňku a další ve svém cytoplazmě. Ocasy se tak ukáže být uprostřed. Kromě fosfolipidů, membrána zahrnuje glykolipidy a cholesterol, které jsou blízko spojení fosfolipidů. V lipidové vrstvě jsou proteiny vloženy, které provádějí dopravní, ochranné a receptorové funkce.
Tato struktura membrány stačí zajišťuje jeho selektivní propustnost pro různé molekuly.
Elektrický potenciál je tvořen množinou tzv. Potenciálních iontů. Jedná se o chemické částice nesoucí elektrický náboj. Nejdůležitějším z nich jsou jednoduché ionty: draselný (K +), sodík (Na +), chlor (Cl-) a vápník (CA +).
Hlavním iontem, který poskytuje potenciál míru, je draslík, protože propustnost membrány je pro něj mnohem vyšší než u jiných iontů. Vzhledem k difuzi (tzv. Pasivní transport), draselný plynule prochází membránou. Jde do koncentračního gradientu - to znamená, kde je koncentrace větší, kde je koncentrace. Vzhledem k tomu, že v buňce je jeho koncentrace více čtyřicet krát, vyjde se. Jakmile se draslík volně pohybuje, dříve nebo později by měla být rovnováha na různých stranách membrány. To nedochází v důsledku práce zvláštního systému aktivní dopravy. Tento systém čerpá přebytečné sodné ionty z buňky.
Faktem je, že sodík volně proniká buňka přes membránu pouze v malých množstvích - pro IT propustnost membrány je nízká. Kromě toho, ve vnějším prostředí je více, aby přeprava měla jít proti gradientu koncentrace - a tedy s náklady na energii.
Je nutné udržovat konstantní elektronegii, protože přítomnost odpočinku potenciálu činí buňku připravenou k excitaci, fyziologickou aktivitu. A pokud sodík není číslice, nebude draslík schopen se vrátit a náboj na membráně se sníží.
Aktivní přeprava se provádí speciálním proteinem v membráně vzrušující buňky. To se nazývá atpaz závislý na draselném sodi. Vzhledem ke své konstrukci je protein schopen otáčet se v membráně a výměnné sodíku do draslíku. Sodík zůstane venku, bude draslík postupně vyjít ven.
Tento systém se nazývá draslík-sodíková čerpadla. To je vynaloženo na jeho fungování až 20% energie živé buňky. Je velmi důležité: Při blokování tohoto čerpadla, které mohou být způsobeny některými toxiny, buňky ztrácejí schopnost vzrušení, a důsledky mohou být velmi závažné pro celé tělo.
V oblasti embryonálního vývoje se v buňkách objeví reálný odpočinkový potenciál pouze tehdy, když je plně vytvořen čerpadlo sodíku draselného. Někteří z fyziologů se domnívají, že je od tohoto okamžiku - ale ne vůbec od první rány srdce - je nutné zvážit embryo naživu.
Jak draslík, tak sodík nabité pozitivně, takže buňky jsou nakonec kladné náboje a zevnitř - negativní. Rozdíl poplatků a vytváří klidný potenciál na membráně, v různých buňkách má jiný význam. Průměr (pro teplokrevné) je mínus 60 milité a ve většině vzrušených buněk - nervózní - až do mínus 90.
Elektrochemický potenciál vytvořený draslíkovým a sodným ionty je tedy jedním z hlavních vlastností vzrušujících živých buněk. Chlor a ionty vápníku hrají významnou úlohu při tvorbě jiného potenciálu -.
1. Pro buňku vnějšího prostředí je přirozená, ne tak pro celý organismus a mezibuněčnou látku nebo nějakou dutinu uvnitř těla.
2. Dále - horší! Máte-li zájem o studium fyziologie, připravte se na skutečnost, že je stále možné pochopit podstatu procesů, ale uvědomit si, jak se to stalo a kdo přesně dělal všechno přesně - je to již těžké. Ale je to úžasně zajímavé.
Mít něco říct? Zanechat komentář!.
Všechny živé buňky mají schopnost být ovlivněna dráždivými dráždivými, aby se přestěhovaly ze stavu fyziologického odpočinku ve stavu činnosti nebo vzrušení.
Excitační - Jedná se o komplex aktivní elektrických, chemických a funkčních změn v vzrušivých tkáních (nervové, svalové nebo železo), které tkanina reaguje na vnější vliv. Důležitou roli v excitaci se hraje elektrické procesy, které zajišťují excitaci nervózních vláken a vedoucích tkání do aktivního (pracovního) stavu.
Živé buňky mají důležitou vlastnost: vnitřní povrch buňky je vždy účtován negativně vzhledem k jeho vnější straně. Existuje rozdíl v potenciálů mezi vnějším povrchem buňky, buňky nabité do elektropositivity ve vztahu k protoplazmě a vnitřní strana buněčné membrány je potenciální rozdíl, který se pohybuje v rozmezí 60 až 70 mV. Podle P. G. KozHeuk (2001), na nervové buňce, tento rozdíl se pohybuje od 30 do 70 mV. Rozdíl potenciálů mezi vnějšími a vnitřními stranami buněčné membrány se nazývá membránový potenciálnebo potenciální odpočinek (Obr. 2.1).
Potenciál odpočinku membrána je přítomen na membráně, dokud nebude buňka naživu, a zmizí se smrtí buňky. L. Galvania v roce 1794 ukázala, že pokud poškodí nerv nebo sval, aby se příčný řez a uvedení elektrod připojených k poškozené části a na místo poškození elektrod připojených k galvanometru, pak galvanometr zobrazí proud, který proudí vždy z neporušené části tkáně k havárii. Tento průtok volal odpočinek. Jeho fyziologickou podstatou, zbytek proud a membránový potenciál odpočinku jsou stejné. Potenciální rozdíl měřený v této zkušenosti je 30-50 mV, protože když je poškozena tkáň, část proudu je zkažena v mezibuněčném prostoru a okolní struktuře tekutiny. Potenciální rozdíl lze vypočítat pomocí Nernst Formula:
kde R je plynová konstanta, T - Absolutní teplota, F je počet faraday, [k] vn. a [k] nar. - Koncentrace draslíku uvnitř i vně buňky.
Obr. 2.1.
Důvod výskytu odpočinku pro všechny buňky. Mezi protoplazmrubní buňkou a extracelulárním médiem je nerovnoměrná distribuce iontů (iontová asymetrie). Složení krve člověka v rovnováze soli se podobá složení oceánu vody. Extracelulární médium v \u200b\u200bcentrálním nervovém systému také obsahuje hodně chloridu sodného. Ion složení chudších buněk cytoplazmy. Uvnitř buněk 8-10 krát méně než na + ionty a 50krát nižší než ionty! ". Hlavním kationtem cytoplazmy je K +. Jeho koncentrace uvnitř buňky je 30krát vyšší než v extracelulárním médiu a přibližně rovna Extracelulární koncentrace Na hlavní protiiony pro K + v cytoplazmě jsou organické anionty, zejména anionty asparaginové, histamin a jiné aminokyseliny. Taková asymetrie je porušením termodynamické rovnováhy. a sodné ionty se k němu snaží. To se však nestane.
První překážkou pro sladění rozdílu v koncentracích iontů je plazmová membrána buňky. Skládá se z dvojité vrstvy molekul fosfolipidů potažených zevnitř s vrstvou molekul proteinu a mimo vrstvu sacharidů (mukopolisacharia). Některé buněčné proteiny jsou postaveny přímo ve dvojité lipidové vrstvě. Toto je vnitřní proteiny.
Membránové proteiny všech buněk jsou rozděleny do pěti tříd: Čerpadla, kanály, receptory, enzymy a konstrukční proteiny. Čerpadla Slouží k pohybu iontů a molekul proti koncentračním gradientům pomocí metabolické energie. Proteinové kanály nebo pórovit Poskytněte selektivní propustnost (difúze) přes membránu odpovídajících iontů a molekul. Receptorové proteiny, S vlastnictví vysoké specificity, rozpoznat a vážit, připojit se k membráně, mnoho typů molekul potřebných pro životnost buněk v každém čase. Enzymy Urychlit tok chemických reakcí na povrchu membrány. Konstrukční proteiny Zajistěte buněčné spojení s orgány a udržuje subcelulární strukturu.
Všechny tyto proteiny jsou specifické, ale ne přísně. Za určitých podmínek může být jeden nebo jiný protein současně čerpadlem a enzymem a receptorem. Prostřednictvím membránových kanálů molekul vody, stejně jako odpovídající póry pórů jsou ionty zahrnuty do buňky a vycházejí z něj. Permeabilita membrány pro různá kationtová není stejná a liší se s různými funkčními stavy tkáně. V zbytku membrány, 25krát více propustnější pro ionty draselného než pro sodné ionty, a když je propustnost sodíku nadšená přibližně 20 násobkem draslíku. Ve stavu odpočinku by měly stejné koncentrace draslíku v cytoplazmě a sodíku v extracelulárním médiu zajistit stejný počet pozitivních nábojů na obou stranách membrány. Vzhledem k tomu, že propustnost pro draselné ionty nad 25 krát, pak draslík, opouštějící buňku, činí jeho povrch stále více nabitý vzhledem k vnitřku membrány, v blízkosti které negativně nabité molekuly asparty, histamin a další jsou stále nabité pro aminokyseliny, "uvolněno "Draslík mimo buňku, ale" nedává "ho jít daleko kvůli jejich negativnímu náboji. Negativní náboje se nahromadí zevnitř membrány a s vnějším pozitivním. Existuje rozdíl v potenciálech. Difuzní proud sodících iontů v protoplazmě z extracelulární tekutiny drží tento rozdíl na úrovni 60-70 mV, aniž by to nechalo zvýšit. Difuzní proud sodících iontů samotného je 25krát slabší než blížící proud iontů draselného. Sodné ionty, pronikavé uvnitř buňky, snižují velikost odpočinku, což umožňuje, aby se držel na určité úrovni. Množství svalového a nervového potenciálu, stejně jako nervových vláken, je tedy stanoveno poměrem počtu pozitivně nabitých iontů draselného, \u200b\u200bkteré se liší podle jednotky času z buněk venku, a pozitivně nabité sodné ionty, které se liší membránou v opačný směr. Jaký je poměr výše, tím větší je velikost odpočinku a naopak.
Druhá překážka potenciálního rozdílu na určité úrovni je čerpadlo sodný-draselný (obr. 2.2). To se nazývalo sodný-draslík nebo iontový, protože provádí aktivní výkop (čerpání) z protoplazmy sodných iontů proniká do něj a zavedení draselných iontů do něj. Zdroj energie pro provoz iontového čerpadla je štěpení ATP (adenosin trifosfát), který se vyskytuje pod vlivem enzymu adenosyntrifyosfatázy lokalizovaného v buněčné membráně a stejných iontů aktivovaných stejnými ionty, tj. Draslíkem a sodík (atp-aza závislý na draslíku).
Obr. 2.2.
Jedná se o velký protein, který přesahuje tloušťku buněčné membrány. Molekula tohoto proteinu, proniká po membráně, se váže zevnitř hlavně sodíku a ATP a s venkovním draslíkem a různými inhibitory typu glyco-zidů. K tomu dochází membránový proud. Díky tomuto proudu je poskytnut vhodný směr přenosu iontů. Převod iontů se vyskytuje ve třech stupních. Za prvé, ion je připojen k molekule nosiče, tvořící iontový komplex. Pak tento komplex prochází membránou nebo převádí poplatek přes něj. Na konci - ion se uvolňuje z nosiče na opačné straně membrány. Současně existuje podobné procesní ionty procesu v opačném směru. Pokud čerpadlo přejde jeden sodný iont na jeden draselný iont, jednoduše podporuje gradient koncentrace na obou stranách membrány, ale nepřispívá k vytvoření membránového potenciálu. Aby byl tento příspěvek, iontové čerpadlo musí přenášet sodíku a draslík v poměru 3: 2, tj. Na 2 ionty draselného vstupujícího do buňky, které by měly vyvodit 3 sodné ionty z buňky. Práce s maximálním zatížením, každé čerpadlo je schopno čerpat přes membránu asi 130 iontů draselného a 200 sodných iontů za sekundu. To je limitní rychlost. V reálných podmínkách je práce každého čerpadla regulována v souladu s potřebami buňky. Pro většinu neuronů, jeden čtvercový mikronový membránový povrch představoval 100 až 200 iontových čerpadel. V důsledku toho membrána jakékoli nervové buňky obsahuje 1 milion iontových čerpadel schopných pohybovat se až 200 milionů iontů sodíku za sekundu.
Membránový potenciál (odpočinek potenciál) je tedy vytvořen v důsledku pasivních i aktivních mechanismů. Stupeň účasti určitých mechanismů v různých buňkách non-etinakov, ze kterého vyplývá, že membránový potenciál může být nerovný v různých strukturách. Aktivita čerpadel může záviset na průměru nervových vláken: tenčí vlákno, poměr velikosti povrchu k objemu cytoplazmy výše, resp. Činku čerpadel potřebných k udržení rozdílu v Koncentrace iontů na povrchu a uvnitř vlákna musí být větší. Jinými slovy, membránový potenciál může záviset na struktuře nervové tkáně, a proto z jeho funkčního účelu. Elektrická polarizace membrána je hlavní podmínkou, která zajišťuje vzrušení buňky. To je její neustálá připravenost k akci. Jedná se o dodávku potenciální buněčné energie, kterou může používat, pokud nervový systém potřebuje svou okamžitou reakci.
Potenciální odpočinek
Membrány, v tom, že plazma sobíka v zásadě, neproniknutelné pro nabité částice. Pravda, membrána má Na + / K + -ATF-AZA (NA + / K + - AZA), která provádí aktivní přenos Na + iontů z buňky výměnou za ionty do +. Tato přeprava je závislá na energii a spojená s hydrolýzou ATP (ATP). Vzhledem k práci "Na +, K +-drakingu", ne rovnovážná distribuce iontů Na + a K + mezi buňkou a životním prostředím je zachována. Vzhledem k tomu, že rozdělení jedné molekuly ATP poskytuje přenos tří Na + iontů (z buňky) a dvou iontů do + (do buňky), je tento transport elektrický heinelen, tj. Cytoplazma buňka je účtována negativně vzhledem k extracelulárním prostoru .
Elektrochemický potenciál. Obsah buňky se účtuje negativně s ohledem na extracelulární prostor. Hlavní příčinou výskytu elektrického potenciálu (membránový potenciál Δψ je existence specifických iontových kanálů. Přeprava iontů přes kanály dochází v koncentračním gradientu nebo pod působením membránového potenciálu. V neoznačené buňce, část K + -Kanalov je v otevřeném stavu a iontů K + jsou neustále rozptýlené od do životního prostředí (podle gradientu koncentrace). Opuštění buňky, ionty až + nést kladný náboj, který vytváří potenciální odpočinek rovnající se asi -60 mV. Koeficienty permeability různých iontů lze vidět, že kanály propustné pro NA + a CL - jsou převážně uzavřeny. Fosfátové ionty a organické anionty, jako jsou proteiny, prakticky nemohou projít membránami. S pomocí rovnice nernst je možné prokázat, že membránový potenciál je primárně určen ionty K +, což činí hlavní příspěvek k vedení membrány.
Iontové kanály. Membrány mají kanály propustné pro Na + ionty, K +, CA2 + a CL -. Tyto kanály jsou nejčastěji v uzavřeném stavu a otevřeny pouze na krátkou dobu. Kanály jsou rozděleny do potenciálu řízené (nebo elektricky exkluzivní), například rychle na +-channels a ligandově řízené (nebo chemis-duplikáty), například nikotin cholinergní. Kanály jsou integrální membránové proteiny sestávající z mnoha podjednotek. V závislosti na změně membránového potenciálu nebo interakce s odpovídajícími ligandy, neurotransmitery a neuromodulátory mohou být receptorové proteiny v jednom ze svých dvou konformačních stavů, což určuje propustnost kanálu ("Open" - "Uzavřeno" - atd. ).
Nervózní buňka pod působením chemického signálu (méně často elektrického pulsu) vede k výskytu akční potenciál. To znamená, že potenciál odpočinku -60 MB skočí na +30 mV a po 1 ms bere počáteční hodnotu. Proces začíná otvorem Na + -kanal. Na + ionty jsou spěchány do klece (podle gradientu koncentrace), což způsobuje místní přitažlivost znamení membránového potenciálu. Současně, Na + -Kanály jsou okamžitě uzavřeny, tj. Průtok Na + iontů do buňky trvá velmi krátkou dobu. Vzhledem ke změně membránového potenciálu (několika ms), potenciálně řízené K +-CHANS a ionty K + jsou směřovány v opačném směru z buňky. V důsledku toho membránový potenciál trvá počáteční hodnotu, a dokonce i přesahuje krátkou dobu Potenciální odpočinek. Poté se stává vzrušující.
Pro jeden impuls přes membránu se uplyne malá část iontů Na + a K +, a koncentrační gradienty obou iontů jsou zachovány (v buňce nad úrovní K +, a mimo buňku nad úrovní Na +). Vzhledem k tomu, že Cage získá nové pulsy, proces lokálního oběhu membránového potenciálu může opakovaně opakovat. Šíření akčního potenciálu nad povrchem nervové buňky je založeno na skutečnosti, že lokální přitažlivost membránového potenciálu stimuluje otvor sousedních potenciálních řízených iontů iontů, v důsledku které se excitační rozprostírají ve formě a Depolarizační vlna na celé buňce.
Přednáška 2.. Obecná fyziologie vznětových tkání. Potenciální odpočinek. Akční potenciál.
۩ Podstata excitačního procesu. Podstata excitačního procesu může být formulována následovně. Všechny organismové buňky mají elektrický náboj, který je vytvořen nerovným koncentrací aniontů a kationtů uvnitř i vně buňky. Různá koncentrace aniontů a kationtů uvnitř i vně buňku je důsledkem nepouživatelské permeability buněčné membrány pro různé ionty a provoz iontových čerpadel. Excitační proces začíná působením na vzrušující buňku podnětu. Za prvé, propustnost její membrány pro sodné ionty je velmi rychle zvýšena a rychle se vrací do normálu, pak pro ionty draselného a také rychle, ale s nějakým zpožděním zpět do normálu. Výsledkem je, že ionty se pohybují do buňky az buňky podle elektrochemického gradientu - to je proces excitace. Excitace je možná pouze v případě, že buňka neustále podporuje klidový potenciál (membránový potenciál) a podrážděním zvyšuje propustnost buněčné membrány.
۩ Potenciální odpočinek. Potenciál lidí (PP) - To je rozdíl elektrických potenciálů mezi vnitřními a vnějšími médiemi buňky ve stavu jeho zbytku. Současně je v buňce registrován záporný náboj. Hodnota PP v různých buňkách je odlišná. Takže v vláknech kosterního svalu, PP je registrován u 60-90 mV, v neuronech - 50-80 mV, v hladkých svalech - 30-70 mV, v srdečním svalstvu - 80-90 mV. Organely buněk mají vlastní variabilní membránové potenciály.
Bezprostřední příčinou existence odpočinku potenciálu je nerovná koncentrace aniontů a kationtů uvnitř i z buňky (viz tabulka.1!).
Tabulka 1. Vnitřní a extracelulární koncentrace iontů ve svalových buňkách.
|
Intracelulární koncentrace, mm |
Extracelulární koncentrace, mm |
|||
|
A- (velké molekulární vážení) |
A- (velké molekulární vážení) |
|||
|
Malé množství |
Malé množství |
|||
|
Velmi málo |
Základní číslo |
|||
Nerovnoměrné uspořádání iontů uvnitř a vně buňky je důsledkem neovladatelnosti propustnosti buněčné membrány pro různé ionty a provoz iontových čerpadel přepravujících ionty do buňky a od buňky v hrotech elektrochemického gradientu. Propustnost - Je to jeho schopnost projít vodou, nenabitým a nabitým částic podle zákonů difúze a filtrace. Je určeno:
Velikosti kanálů a velikostí částic;
Rozpustnost částic v membráně (buněčná membrána pronikají pro lipidy rozpustné v něm a nepropustné pro peptidy).
Vodivost - Tato schopnost nabitých částic prochází buněčnou membránou podle elektrochemického gradientu.
Různá propustnost různých iontů hraje důležitou roli ve formování PP:
Draslík je hlavním iontem, který poskytuje formování PP, protože jeho propustnost je 100krát vyšší než propustnost pro sodík. S poklesem koncentrace draslíku v PP buňce se snižuje a zvýšením zvyšováním. Může vstoupit a opustit klec. Počet příchozích iontů draselného a jeho odchozího iontů je vyvážený a je stanoven takzvaný potenciální rovnovážný potenciál, který se vypočítá nerstskou rovnicí. Mechanismus je následující: Vzhledem k tomu, že elektrické a právní přechody se navzájem působí, se draslík hledá jít ven podél koncentračního gradientu a negativní náboj uvnitř buňky a pozitivní z buňky zabrání tomu. Pak se počet příchozích iontů stává počtem odchozích iontů.
Sodík vstupuje do klece. Jeho propustnost je malá ve srovnání s propustností draslíku, takže jeho příspěvek k tvorbě PP je malý.
Chlor vstupuje do buňky v menších množstvích, protože propustnost membrány je pro ni malá, a je balastizována počtem iontů sodíku (protilehlé poplatky jsou přitahovány). V důsledku toho je jeho příspěvek k tvorbě PP malý.
Organické anionty (glutamát, aspartát, organické fosfáty, sulfáty) se nemohou dostat z buňky vůbec, protože mají velké velikosti. Proto je díky nim vytvořeno negativní náboj uvnitř buňky.
Úloha iontů vápníku ve tvorbě PP je to, že interagují s vnějšími negativními nábojem buněčných membrán a negativních karboxylových skupin, neutralizuje je, což vede ke stabilizaci PP.
Kromě výše uvedených iontů hraje tvorba PP důležitou roli a povrchové náboje membrány (zejména negativní). Glykoproteiny, glykolipidy a fosfolipidy tvoří: pevné vnější negativní poplatky, neutralizaci kladných nábojů vnějšího povrchu membrány, snižují pp a pevné vnitřní negativní membránové náboje, naopak, zvýšení pb, sčítání s anionty uvnitř buňky. Takto, potenciál lidí je algebraický součet všech pozitivních a negativních nábojů iontů mimo a uvnitř buněčných a povrchových nábojů buněčné membrány.
Úloha iontových čerpadel ve formaci PP. Čerpadlo iontů. - Jedná se o proteinovou molekulu, která zajišťuje přenos iontové s přímou spotřebou energie, na rozdíl od elektrických a koncentračních gradientů. V důsledku konjugované přepravy sodíku a draslíku je udržován konstantní rozdíl koncentrací těchto iontů uvnitř i vně buňky. Jeden molekula ATP poskytuje jeden cyklus Na / K-čerpadlo, přenos tří sodných iontů mimo buňku a dva ionty draselného uvnitř buňky. PP se tak zvyšuje. Normální množství odpočinku je předpokladem pro tvorbu akčního potenciálu, tj. Pro tvorbu procesu excitace.
۩Akční potenciál. Akční potenciál - Jedná se o elektrofyziologický proces, který je vyjádřen v rychlé kolísání membránového potenciálu v důsledku změn propustnosti membrány a difúze iontů v buňce az buňky. Úloha PD Skládá se na zajištění přenosu signálů mezi nervovými buňkami, nervovými centry a pracovními těly, ve svalech PD poskytuje způsob elektromechanické konjugace. Pd podléhá zákonu "všechny nebo nic." Pokud je síla podráždění malý, nastane místní potenciál, který se nevztahuje.
Potenciál akce se skládá ze tří fází: depolarizace, to znamená zmizení PP; Inverze - změny nabití náboje buněk na opačný; Repolarizace - obnova původního mp.
Mechanismus výskytu akčního potenciálu.
Fázová depolarizace . Pod působením dráždivého na buňce dojde počáteční dílčí depolarizace buněčné membrány bez změny propustnosti pro ionty. Když depolarizace dosáhne přibližně 50% prahové hodnoty, zvyšuje se propustnost membrány pro Na + a v prvním bodě relativně pomalu. Během této doby je hnací síla, která poskytuje NA + pohyb do buňky koncentrací a elektrické gradienty. Připomeňme si, že buňka uvnitř je nabitá negativně (přitahují se různé náboje) a koncentrace Na + vně do buňky je 12krát vyšší než uvnitř buňky. Podmínkou, které zajišťuje další NA + vstup do buňky, je zvýšení propustnosti buněčné membrány, která je stanovena stavem pohonu mechanismu sodících kanálů. Podílový mechanismus sodíkových kanálů je umístěn na vnější a vnitřní straně buněčné membrány, nosný mechanismus draselných kanálů je pouze na vnitřní straně membrány. V sodících kanálech jsou aktivace M-gates, které jsou umístěny na vnější straně buněčné membrány a inaktivačním H-gates umístěným na vnitřní straně membrány. V mírových podmínkách je aktivační m-brána uzavřena, inaktivační H-brána je otevřená. Aktivační brány Kaliv jsou uzavřeny a neexistují žádné inaktivační brány draselné. Když depolarizace buněk dosáhne kritické hodnoty, která je obvykle 50 mV, permeabilita membrány pro Na + prudce zvyšuje, protože velký počet potenciálně závislých m-gratů sodících kanálů a ionty sodné ionty jsou spěchány do buňky. Vývoj depolarizace buněčné membrány způsobuje další zvýšení jeho permeability a odpovídajícím způsobem, vodivost sodíku: všechny nové a nové aktivační m-grati se otevírají. V důsledku toho PP zmizí, to znamená, že se stává nule. Fáze depolarizace na tomto konci. Jeho trvání je přibližně 0,2-0,5 ms.
Fázová inverze . Proces dobíjení membrány je druhá fáze PD - inverzní fáze. Inverzní fáze je rozdělena do vzestupných a po proudu. Vzestupná část . Po zmizení PP pokračuje vstup do klece sodné iontů, protože aktivace sodíku aktivace m-gratů jsou stále otevřené. Výsledkem je, že náboj uvnitř buňky se stává pozitivním a vnějším negativním. Během podílu na Millisecond se ionty sodíku stále i nadále vstupují do klece. Celá vzestupná část píku PD je tedy poskytována v hlavním vstupu Na + do buňky. Snížená složka inverzní fáze . Přibližně 0,2-0,5 ms Po spuštění depolarizace se růst PD zastaví v důsledku uzavření inaktivačních sodných H-gratů a objevování bran aktivačních draselných aktivací. Vzhledem k tomu, že draslík je hlavně uvnitř buňky, podle koncentračního gradientu začne rychle nechat, v důsledku toho snižuje počet pozitivně nabitých iontů v buňce. Nabíjení buňky se opět začíná snížit. Během sestupné složky inverzní fáze přispívá elektrický gradient také k výstupu iontů draselného z buňky. K + je zatlačen pozitivním nábojem buňky a přitahuje záporným nábojem mimo buňku. Tak pokračuje až do úplného vypouštění pozitivního náboje uvnitř buňky. Draslík vychází z klece nejen na řízených kanálech, ale také neřízenými kanály - úniky kanály. Amplituda PD je tvořena hodnotami PP a velikosti inverzní fáze, tvořících v různých buňkách 10-50 mV.
Stolarizace fáze . Zatímco aktivace draselné kanály jsou otevřeny, K + stále pokračuje v opuštění buňky podle chemického gradientu. Náboj uvnitř buňky se stává negativní a vnější - pozitivní, proto elektrický gradient dramaticky zpomaluje výstup iontů draselného z buňky. Ale protože síla chemického gradientu je větší než výkon elektrického gradientu, ionty draselného pokračují velmi pomalu, opustit klec. Pak jsou aktivace draselné brány uzavřeny, pouze výstup draselných iontů podél kanálů úniku zůstává, to znamená, že v koncentračním gradientu přes nespravované kanály.
Pd se tedy nazývá cyklickým procesem vstupu sodících iontů do buňky a následného výkonu draslíku z něj. Úloha CA2 + ve výskytu PD v nervových buňkách je zanedbatelná. Avšak 2+ hraje velmi důležitou roli ve výskytu PD srdečních svalů, v přenosu pulzů z jednoho neuronu do druhého, od nervového vlákna do svalů, při zajišťování svalové kontrakce.
Po Pd vznikají stopové fenomény (charakteristika neuronů) - nejprve stopová hyperpolarizace, a pak trasovací depolarizace. Sledujte hyperpolarizacebuněčná membrána je obvykle důsledkem stále pokračující zvýšené permeability membrány pro ionty draselného. Sledování depolarizaceje spojen s krátkodobým zvýšením permeability membrány pro Na + a jeho vstup do buňky podle chemických a elektrických gradientů.
Kromě toho existují: a) tzv. Fáze absolutní refraktornostnebo úplnou neodpovědnost buňky. Pochází z píku a pokračuje 1-2 ms; a b) fázová relativní refrakce - období částečné regenerace buňky, kdy silné podráždění může způsobit nové vzrušení. Relativní refraktornost odpovídá konečné části fáze repolarizace a trasování hyperpolarizace buněčné membrány. V neuronech je po hyperpolarizaci možná částečná depolarizace buněčné membrány. Během tohoto období může být další potenciál akce způsoben slabším podrážděním, jak je MP o něco menší než obvykle. Toto období se nazývá fázová exaltace (období zvýšené vzrušení).
Sazba toku fázových změn v buněčné excitabilitě určuje jeho labilitu. Labilitynebo funkční mobilita, je míra přechodu jednoho excenčního cyklu. Labilita vzletového vzdělávání je maximální počet PD, který může reprodukovat za 1 sekundu. Obvykle se excitace pokračuje méně než 1 ms a jako výbuch. Taková "výbuch" pokračuje mocně, ale rychle končí.
Potenciál Dokument
... . Vzrušení tkaniny A její opatření. Zákony podráždění vznětlivý tkaniny: Síly, čas akce Stimul ... potenciál zbytek (Mpp); 2) membrána potenciál akce (Mpd); 3) potenciál Gradient hlavní výměny (metabolismus potenciál). Potenciál ...
Existuje potenciální rozdíl mezi vnějším povrchem buňky a jeho cytoplazma, existuje potenciální rozdíl mezi potenciálem asi 0,06 až 0,09 V a buněčná plocha je nabíjena elektroparty ve vztahu k cytoplazmu. Tento rozdíl v potenciálech se nazývá potenciální odpočinek nebo membránový potenciál. Přesné měření odpočinku je možné pouze s pomocí mikroelektrodů určených pro intracelulární pohon proudů, velmi silných zesilovačů a citlivých registrovaných zařízení - osciloskopy.
Mikroelektroda (obr. 67, 69) je tenký skleněný kapilární, hrot má průměr asi 1 μm. Tato kapilára je naplněna fyziologickým roztokem, ponoří do něj kovovou elektrodu a jsou připojeny k zesilovači a osciloskopu (obr. 68). Jakmile mikroelektrod propíchne krycí buněčnou membránu, je osciloskopový nosník vychýlen ze své původní polohy a je instalován na nové úrovni. To indikuje přítomnost potenciálního rozdílu mezi vnějším a vnitřním povrchem buněčné membrány.
Velmi blízký původ potenciálu odpočinku vysvětluje tzv. Teorie membránové iontů. Podle této teorie jsou všechny buňky pokryty membránou, která má nerovnou propustnost pro různé ionty. V tomto ohledu uvnitř buňky v cytoplazmě, 30-50 násobek více iontů draselného, \u200b\u200b8-10 krát méně sodíkových iontů a 50krát méně ionty chloru než na povrchu. Ve stavu odpočinku je buněčná membrána propornější pro ionty draselného než pro ionty sodíku. Difúze pozitivně nabitých draselných iontů z cytoplazmy k povrchu buňky dává vnějšímu povrchu membránového kladného náboje.
Samotný povrch buňky nese kladný náboj, zatímco vnitřní strana membrány se ukáže být negativně v důsledku chlorových iontů, aminokyselin a dalších velkých organických aniontů, což téměř nepronikne membránou (obr. 70).
Pokud je spiknutí nervového nebo svalového vlákna vystaven dostatečně silnému stimulu, pak se v této oblasti objevuje vzrušení, projevené v rychlém oscilaci membránového potenciálu a volal potenciál akce.
Akční potenciál může být registrován buď pomocí elektrod aplikovaných na vnější povrch vlákna (extracelulární olovo, nebo mikroelektroda zavedená do cytoplazmy (intracelulární olovo).
V extracelulárním přiřazení může být zjištěno, že povrch vzrušeného místa pro velmi krátkou dobu, měřeno tisíci vteřin, se nabitý elektronegativní s ohledem na oblast odpočívadla.
Důvodem výskytu akčního potenciálu je změna propustnosti iontů membrány. S podrážděností roste permeabilita buněčné membrány pro ionty sodíku. Sodné ionty se usilují uvnitř buněk, protože nejprve jsou kladeny kladně a zahrnují jejich elektrostatické síly uvnitř, a za druhé, koncentrace v buňce je malá. Buněčná membrána byla snížena pro propustné sodné ionty. Podráždění změnil permeabilitu membrány a tok pozitivně nabitých sodících iontů z vnějšího média buňky v cytoplazmě významně překračuje tok draselných iontů z buňky venku. Výsledkem je, že vnitřní povrch membrány se naplní pozitivně a vnější z důvodu ztráty pozitivně nabitých sodících iontů je negativní. V tomto bodě je zaznamenán vrchol akčního potenciálu.
Zlepšení propustnosti membrány pro sodné ionty pokračuje velmi krátkou dobu. V návaznosti na to se buňky vyskytují v buňce, což vede k tomu, že propustnost membrány pro sodné ionty se opět sníží a zvyšují se ionty draselného. Protože ionty draselného jsou také účtovány kladně, pak opouštějí buňku, obnoví zdrojový vztah venku i uvnitř buňky.
Akumulace sodících iontů uvnitř buňky během opakované excitace nedochází, protože sodné ionty jsou z něj evakuovány neustále v důsledku působení speciálního biochemického mechanismu zvaného "sodíkové čerpadlo". Existují data a aktivní přeprava iontů draselného za použití "sodného-draselného čerpadla".
Tak, podle teorie membránové iontů v původu bioelektrických jevů, volební propustnost buněčné membrány, která způsobuje jinou iontovou kompozici na povrchu a uvnitř buňky, a v důsledku toho jiný náboj těchto povrchů. Je třeba poznamenat, že mnoho ustanovení teorie membrány jsou stále diskutovány a potřebují další rozvoj.
