Лек №2 МБФ. Возникновениеираспространение
 Скачать 1.44 Mb.
|
|
* В механизмах регуляции внутриклеточных процессов, возбуждения клеток, проведения импульса по нервному волокну, реакции на внешние раздражители, в механике мышечного сокращения, в различного вида преобразованиях энергии большую роль играют электрические процессы – возникновение и распространение электрических потенциалов. Потенциал – это поле возникающее вокруг заряженных частиц и воздействующое другие заряженные частицы Потенциалы в живых организмов называется биопотенциалами. Они появляются за счет физико- химических градиентов заряженных частиц в мембране Причиной возникновения биоэлектрических потенциалов в живых системах является наличие определенных физико-химических градиентов между отдельными тканями, между окружающей клетку жидкостью и клеточным содержимым, между отдельными клеточными органоидами. Существуют постоянные разности потенциалов, характерные для живых систем, находящихся в стационарном состоянии, т.е. таких, в которых эти градиенты постоянно поддерживаются в результате обмена веществ. Разность потенциалов – это следствие пространственного разделения электрических зарядов противоположного знака. Разновидности потенциала мембран: а) по состоянию: 1. потенциал покоя 2. потенциал действия б) по природе: 1. электронные 2. ионные В мембранах живого организма существует только ионные потенциалы. Они: 1. диффузионые потенциалы 2. мембранные потенциалы 3. фазовые потенциалы Диффузионный потенциал появляется за счет диффузии расстворов разных ионов Фазовый потенциал – это потенциал появляющийся на границе двух не растворимых ионов. Одна из функций клеточной мембраны генерирование потенциала. Именно это явление лежит в основе возбудимости клеток, распространении нервного импульса, мышечного сокращения, рецепции. Потенциалы, регистрируемые в организме в основном мембранные. Мембранным потенциалом называют - разность потенциалов между внутренней (цитоплазматической) и наружной поверхностями клеточной мембраны. В состоянии физиологического покоя регистрируемая разность потенциалов составляет 50-80 мВ . Внутренняя среда электроотрицательна. Мембранный потенциал определяется со следующей формулой: Мембранные потенциалы делятся : 1. Потенциал покоя – потенциал при не возбужденном сотоянии мембраны 2. Потенциал действия потенциал - возбужденной мембраны На мембране клетки всегда существует разность потенциалов, то есть электрический потенциал внутри клетки отличается от наружного. Эта разность потенциалов называется потенциалом покоя. Потенциал покоя определяется различной концентрацией ионов по обе стороны мембраны и диффузией ионов через мембрану. Именно поэтому возникает поток ионов через мембрану и образуется разность потенциалов клетки. Причина мембранного потенциала - диффузия ионов К+ из клетки наружу. Основу теории мембранного потенциала создал в 1902 году Бернштейн. Потенциал покоя проявляется за счет ионов: K Na , Cl и Cl K Na J J J J Их суммарная плотность течения: Соотношение коффициентов проницаемости различных ионов при потенциале покоя: 45 0 : 04 0 : 1 : : Cl Na k P P P Значение потенциала покоя при расчете по формуле Гольдмана-Ходжкина-Катца было примерно 60 мВ. Но его практическое значение было больше чем ожидаемого. 1972 г. Томас выдвинул другую теорию, обьесняя это наличием возбужденных клеток, даже при небозбужденных состоянях организма. И написал следующую формулу: 0 0 ln Na P K mP Na P K mP F RT Na k i Na і k М Значение потенциала покоя равно только потенциалам ионов K и Na. Например, при 30 град.С потенциал покоя равен: мВ M 7 , 59 114 45 , 0 4 , 10 592 45 , 0 340 ln 10 6 , 9 303 3 , 8 4 Поддержание разности концентраций ионов осуществляется при помощи работы ионных насосов, использующих энергию АТФ. К + , Na + - насос, кроме того, способствует увеличению трансмембранного потенциала, так как выводит три иона натрия, и закачивает в клетку только два иона калия, что увеличивает положительный заряд межклеточной среды, а следовательно, увеличивает потенциал покоя. Увеличение трансмембранной разности потенциалов называется гиперполяризацией, а уменьшение – деполяризацией. В последнем случае может измениться знак внутриклеточного потенциала. Нарушение работы АТФ-азы, которое можно вызвать действием сердечного гликозида уабаина, уменьшает потенциал покоя. К такому эффекту приводит действие различных ядов, увеличивающих проницаемость клеточной мембраны для ионов натрия. Деполяризацию вызывает также торможение процессов, обеспечивающих в клетке синтез АТФ. Разность концентрации ионов между внутренней и наружной стороны клетки образуется за счет ионных каналов, то есть за счет активного транспорта ионов При воздействии на клетку какого-либо раздражителя ее трансмембранный потенциал изменяется, возникает так называемый потенциал действия или спайк. Причиной такого колебания потенциала покоя является изменение проницаемости мембраны для натрия, что в свою очередь, вызвано открытием натриевых ионных каналов. Посредством электрических нервных импульсов потенциала действия в живом организме передаётся информация от рецепторов к нейронам мозга и от нейронов мозга к мышцам. Когда чувствительный орган возбуждён, или когда мозг посылает приказ, в соответствующих волокнах можно обнаружить импульсы! Нервное возбуждение начинается с локальной генерации потенциала действия, далее импульс распространяется по нервным аксонам. Потенциалом действия - называют электрический импульс, обусловленный изменением ионной проницаемости мембраны и связанный с распространением по нервам и мышцам волны возбуждения. Если амплитуда возбуждающего импульса больше порогового, то в мембране развивается процесс, в результате которого происходит резкое повышение мембранного потенциала. Возбуждающий импульс вызывает лишь на короткое время (миллисекунды) изменение мембранного потенциала, которое быстро пропадает и восстанавливается потенциал покоя. Для потенциала действия характерны несколько фаз: он начинается очень быстрым нарастанием потенциала в положительном направлении – фаза нарастания (0,2- 0,5мс). Во время фазы нарастания клеточная мембрана теряет свой нормальный заряд (поляризацию) - поэтому называется фазой деполяризации. Обычно кривая деполяризации переходит за нулевую линию и мембранный потенциал становится положительным. Эту положительную фазу потенциала действия называют инверсия. Следующая за ним фаза, в течение которой восстанавливается исходный потенциал покоя, называют реполяризацией. Последний участок фазы реполяризации бывает замедленным - медленное изменение потенциала, называется следовым потенциалом. ПД похоже на апериодические (не периодичные) процессы, которые происходять при заряжении и разряжении конденсатора. Длительность потенциала действия в нервных волокнах и в скелетных мышцах примерно 1 мс. (а в миокарде сердца около 300 мс). После прекращении возбуждения в мембранах течение 1-3 секунды регистрируется остаточные явление, это называется рефрактерным периодом. Основные свойства потенциала действия • Существование порогового значение потенциала деполяризации Если значение потенциала деполяри- зации больше, чем порогового значения потенциала, то возникает потенциал действия, а обратном случае потенциал действия не возникает * Әрекет потенциалының негізгі қасиеттері: Соотношение коэффицентов проводимости ионов при возбужденном состоянии 45 0 : 20 : 1 : : Cl Na k P P P Одна из важных свойств потенциала действия – это распростронение их по нервным волокнам. Нервная клетка – нейрон, состоит из: сомы – тело клетки, дендритов - короткие отростки, которые принимает сигналы, и аксонов - длинные отростки распространяющие сигналы. Места соединяющие различные клетки называются синапсами. Разветвленный конец аксона называется терминалом. В живых организмах сигналы проявляются в виде нервных импульсов (ПД). Информация передается от рецепторов к нейронам, далее через аксоны передается мышцам. Каждая возбужденная ткань приступает к своей обьязанности с таким же путем Аксоны делятся на два вида: миелиновый и немиелиновый. Миелиновые оболочки состоит из липидов (80%), имеющие высокое сопротивление, и белков (20%). Миелиновые оболочки ( Швановска клетка) не полностью прикрывает нервные волокна. На растояниях от нескольких микронов до 0,2 мм имеют разрывы. Она называется захыватом Ранвье . Распространение импульсов по нервным волокнам определяется структурой нервных волокон. По структуре, как проводник считается аксоплазма, а как электрическим изолятором - миелиновая оболочка (диэлектрик) . Она играет роль электрического кабеля. В миелиновых нервных волокнах процесс возбуждения происходить только в захватах Ранвье. Возбуждение передается из одного захвата Ранвье в другую в виде прыжка, и называется сальтаторным Механизм распространение нервных импульсов по миелиновым нервным волокнам Не миелиновых нервных волокнах плотные жирные оболчки не бывает, возбуждение происходить непрерывно и распростро- няется очень медленно. * Нормальное функционирование организма невозможно без обмена информацией между клетками, одним из способов которого является возможность генерации и восприятия клетками нервного импульса. В организме существуют так называемые возбудимые клетки, к которым относятся мышечные, нервные и секреторные. Эти клетки способны откликаться каким-либо образом на их возбуждение. Мышечные клетки сокращаются, секреторные выделяют биологически активные вещества, а нервные генерируют электрические колебания – нервный импульс. * Скорость распространения нервного импульса по толстым волокнам (10- 20мк ) у человека достигает 120м/с. А по тонким на два порядка ниже. * Проведение возбуждения в безмиелиновых волокнах отличается из-за разного строения оболочек. В безмиелиновых волокнах возбуждение постепенно охватывает соседние участки мембраны аксона и так распространяется до конца. Скорость распространения возбуждения по волокну определяется его диаметром. Благодаря миеленовой оболочке в нервном волокне возбуждение проходит, не затухая, бездекрементно. В миелиновых волокнах возбуждение охватывает только участки узловых перехватов, минуя зоны, покрытые миелином, такое проведение возбуждения называется сальтаторным (в узловых перехватах количество Na+ каналов значительно больше!, чем в любом другом участке волокна). В результате узловые перехваты являются наиболее возбудимыми обеспечивают большую скорость проведения возбуждения |