04_Pr4 depolarizációját a sejtmembrán
Hasznos munkát 4
Elektrofiziológiai idegszövet
Célkitűzés: Megvizsgálni a depolarizáció sejtmembrán és forgalmazása elektromos töltés mentén idegrostok, hajtson végre egy gyakorlati feladat
Ionok, mint a töltés nélküli részecskék áthaladnak a membránon a régió nagy koncentrációban egy alacsony koncentrációban. Ebben ion vezetőképesség nem csak attól függ áteresztőképességét maga a membrán, hanem a felelős az ionok, mert az azonos töltések taszítják egymást, és ellentétben vonzott. Változások a ionáteresztő képesség a membrán változást okoz a elektrokémiai membrán és vezet egy elektromos impulzus.
Elektromos impulzus megváltozása miatt a ionpermeabilitásának a membrán az úgynevezett akciós potenciált.
Az akciós potenciál hatására terjedésének gerjesztés idegrostok. Ez egy rövid távú regenerációs képessége, hogy terjed mentén axon vagy izomrost, és előfordul, a törvénnyel összhangban a „mindent vagy semmit”, amelynek alapja a koncepció a kritikus küszöböt depolarizáció.
A kritikus küszöböt depolarizáció, azaz a változik a töltés mindkét oldalán a membrán a másik, ami megnövekedett permeabilitás nátrium ionokra. A változás az áteresztőképesség átmeneti növekedését a villamos vezetőképessége a sejtmembrán.
Ennek része az akciós potenciált három szakaszból áll:
depolarizáció fázisban, azaz eltűnése a sejt díj - csökkentése membránpotenciál nullára;
fázisinverziós, azaz változtatni a cella ellentétes töltésű;
repolarizációs fázis, azaz a helyreállítása a kezdeti sejt díj, amikor a belső felület a sejtmembrán ismét negatív töltésű, és a külső - pozitív.
Az alapot a előfordulása az akciós potenciál az inger, hogy a sejtmembránon. Ezután, az akciós potenciál önmagában fejlesztési folyamat okozza fázist változásokat membrán permeabilitását, amely gyors mozgása a nátrium-ionok a sejtbe, és a kálium-ionok - a sejtből. Az érték a membránpotenciál csökkent, majd visszaáll az eredeti szintre. A leírt mintát az 1. ábrán látható.
Cél 1. önállóan határozza meg az arány a díjak a sejten belül, és a felületén, az ábrán jelölt
1. ábra -, az elméleti görbe az akciós potenciál
Phase depolarizáció jelentkezik eredményeként az inger a cellában. Irritáló egy neurotranszmitter, azaz kémiailag aktív anyag, amely a kölcsönhatás a sejtmembrán (a receptor protein) képes módosítani a permeabilitás nátrium ionokra. Mivel az ionok lépnek be a sejtbe keresztül ioncsatornák, így a szállítás is függ az állapot ezeket a csatornákat. Állapota ioncsatornák függ a membránpotenciál, így behatol a sejtbe nátrium ionok egyidejűleg csökkenti a membrán okozhatnak változást a csatorna állapotától. Amikor elérte -50 mV-nyit számos feszültségfüggő Na-csatornák és lavina rohanó nátriumionok a sejtbe.
Avalanche szállítási pozitív töltésű nátrium-ionok a sejt megváltozásához vezet a felelős a membránon: száma pozitív töltésű ionok a sejtben meghaladja a több negatív. A folyamat a töltés a membrán a második szakaszban az akciós potenciál - fázisinverzió. Most elektromos gradiens megakadályozza nátrium behatolását a sejtbe. Ezért, miután a 0,5-1 ms akciós potenciál növekedés megáll miatt záró kapu Na-csatornák és nyitó kapu-K csatornák. Mivel a töltés a külső felületén a membrán pillanatában kálium-negatív ionokat, amelyek száma 10-szer több, mint a nátrium-ion, kirohan a sejt, helyreállítva ezáltal a pozitív töltés a külső felületen.
A fázisinverziós kimeneti káliumionok elősegíti elektromos gradiens - kálium-ionok kizárták a sejt pozitív töltés és negatív töltés vonzza a sejteken kívül.
2. Cél önállóan határozza meg az arány a díjak a sejten belül, és a felszínén, címke és a címke fázisa Az akciós potenciál a 2. ábrán.
2. ábra - a fázis a akciós potenciál
Az egész leszálló része a csúcs az akciós potenciál felszabadulása által okozott kálium-ion a sejtből, azt kíséri csökkentése nyugalmi membránpotenciál és a ezért nevezik repolarizációs fázis. Repolarizációs fázis tart 0,5-1,5 ms.
A megjelenése az akciós potenciál lehet a kívánt kritikus küszöböt (FPR - depolyaritsaii kritikus szintet). Ebben az állapotban a membrán potenciál fordulat meredeken növekszik és megváltoztatja annak jele, hogy a pozitív jel (φvn> φnar). Amikor elér egy bizonyos pozitív érték, ez az úgynevezett fordított potenciál (fordulat ordít), a membrán potenciál visszatér a nyugalmi potenciál értéke (fordulat PP). Ezért az amplitúdója az akciós potenciál a következő:
Abban az esetben, elérve ASC, van egy helyi potenciál - küszöbérték alatti gerjesztés, azaz potenciál -70 mV-ról -50 mV-ASC-k.
Helyi potenciális terjed egy kis távolságot 1-2 mm csillapító (csillapítás mértéke). Helyi lehetőségeit ingerelhető sejtek:
serkentő posztszinaptikus potenciál;
gátló posztszinaptikus potenciált.
Helyi potenciálok megváltoztatják nyugalmi membránpotenciál felé depolarizációt eredő behatolását a sejtbe a nátrium-ionok. Ennek eredményeként, a része szálak amely eredetileg a helyi potenciál és a szomszédos rész van kialakítva a potenciális különbség, amely mozgását okozza ionok elektromos gradiens.
A nátriumionokat a külső felületén a membrán kezd mozogni az irányt a része, ahol az helyi potenciál származik. Ebben az esetben a pozitív potenciál a külső felületének egy szomszédos részét a membrán csökken.
3. Cél irány függetlenül válasszuk, majd tekintse meg a 3. ábrán a terjedését a helyi elektromos potenciál a demieiinezett rost
3. ábra - Diagram a helyi potenciál
A belső felületén a membrán nátrium ion benne a ketrecben, mozgassa az ellenkező irányba.
Miután elérte a kritikus határt depolarizációs (-50 mV) eredő akciós potenciál mentén terjed egy szál nélküli csillapítása. Attól függően, hogy a helyét és koncentrációja ioncsatornák a membrán szálakat két lehetséges típusú akciós potenciálok:
folyamatos ingerület;
ugró vezetési idegi impulzusok.
Folyamatos vezetési az idegi impulzusok szállított myelinhüvellyel szálak miatt egyenletes eloszlását a potenciális ioncsatornák.
Folyamatos terjedését az ingerület megy át a következő lépéseket generál egy új relé potenciálokat eredő, amikor az egyes inger impulzus egy része mellett a idegrost és biztosítja a megjelenése egy új akciós potenciál.
4. Cél függetlenül válasszuk irányba, és felhívni a 4. ábra az elektromos potenciál-eloszlás mielin rost
4. ábra - rendszere ingerület ugrásszerű
Mielinezett rostok hajtjuk ugrásszerű proevedenie ingerület. Feszültség-ioncsatornák ilyen szálak találhatók csak azokon a területeken a membrán Renve interception.
A területen a mielin réteg csatorna potenciális hordozó nincs elektromos potenciál ezen a területen lehetetlen. Ami szerint az axiális henger nem-ingerlékeny membrán. Ezért, az akciós potenciált okozott egy lehallgatás Renve kiterjeszti szakaszosan, és az aktuális az eredménye a potenciális különbség (töltés) a szomszédos szűkületek Renve.
A gerjesztése mielinizált szálak kenhető egy sebesség akár 120 m / s (sebessége myelinhüvellyel rostok 0,5-2,0 m / s).
A problémák megoldására, tekintsük az 1. ábrát, vegye figyelembe, az egyensúlyi potenciálja kálium-régió (a függőleges tengelyen értékeket kevesebb, mint - 60 mV), valamint a régióban a egyensúlyi potenciálja nátrium (a függőleges tengelyen értékek 0 és + 30 mV). Az ábra azt mutatja, hogy a régió a sejt nyugalmi potenciál különbség határozza meg a kálium-ionok a belső és a külső membrán felülete, és akciós potenciált a különbség a nátrium-ionok a belső és a külső membrán felületén. Innen kövesse az érvelés, hogy megoldja a problémákat.
Probléma 1. Számítsuk ki a amplitúdója az akciós potenciál az emberi izom 30 ° C-on, ha ismert, hogy a nyugalmi potenciál határozza meg a kálium-egyensúlyi potenciál és az akciós potenciál határozza meg egyensúlyi potenciálja nátrium [K +] n = 5,9 mmol / l; [K +] e = 147 mmol / l; [Na +] n = 164 mmol / l; [Na +] a = 17 mmol / l. (Válasz: 143 mV).
Az amplitúdó (magasság) Az akciós potenciál az összege közötti pihenőidő potenciális és a potenciális reverziós (Forma 1). A potenciális reverzió arányától függ a nátrium-ionok. majd:
Mi határozza meg az értékét a nyugalmi potenciál
Mi határozza meg az értékét a fordított potenciál
Találunk amplitúdója az akciós potenciál
fordulat = PP - 8,31 · (273 + 30) / 96500 · 2,3 · Log (147 / 5,9) = - 0,084 in
ordít fordulat = - 8,31 · (273 + 30) / 96500 · 2,3 · Log (17/164) = 0,059 A
fordulat PD = | - 0084 | 0,059 = 0,143 B = 143 mV
Válasz: 143 mV (abszolút érték)
Probléma 2. Számítsuk ki a amplitúdója az akciós potenciál, ha a koncentráció a kálium- és nátrium-intracellulárisan Neuron rendre: 125 mmol / l, 1,5 mmol / l, és azon kívül a 2,5 mmol / l és 125 mmol / l. (Válasz: 160 mV).
Probléma 3. Számítsuk ki a nagyságát az akciós potenciál eloszlás szerint Nero fő elektrogén ionok. Számítsuk ki az abszolút értéke az amplitúdó a akciós potenciál az idegsejt, ha azért, mert ismeretes, hogy az eloszlás a ionok K + karakter-40 1. zuetsya aránya, a Na + - 1. 8. Expo kísérletileg koncentrációjának meghatározására ionok végeztük 22 ° C-on (Válasz: 146 mV)
Feladat 4. Számítsuk ki az PD amplitúdója, ha a koncentráció a kálium és a nátrium-a sejteken belül az idegszövet, illetve 138 mmol / l, 2,5 mmol / l, és kívül 2,0 mmol / l és 145 mmol / l. Expo kísérletileg koncentrációjának meghatározására ionok végeztük 34 ° C-on
Melyik ion transzport membrán termel potenciális különbség: passzív vagy aktív?
Nagyobb, az a terjedési sebesség az elektromos jel át a vezetékeket vagy tengeri távíró terjedési sebessége ingerület mentén axon membrán? Miért?
Hogyan kapcsolódnak a permeabilitása a membrán az axon idegsejtek különböző ionok nyugalomban és stimuláció?
Mi a depolarizáló stimulus?