Раздражимость и возбудимость клеток и тканей. Методы исследования электровозбудимых мембран. Потенциал покоя и механизм его форм

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Раздражимость и возбудимость клеток и тканей. Методы исследования электровозбудимых мембран. Потенциал покоя и механизм его форм

Содержание

2. РАЗДРАЖИМОСТЬ – ОБЩЕЕ СВОЙСТВО ВСЕХ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ
3. ВОЗБУДИМЫЕ ТКАНИ
4. Мера возбудимости – порог раздражения, т.е. минимальная сила раздражителя, вызывающая ответ. ВОЗБУЖДЕНИЕ – сложный биологический процесс,
5. РАЗДРАЖИТЕЛИ ПОДПОРОГОВЫЕ СВЕРХПОРОГОВЫЕ ПОРОГОВЫЕ
6. РАЗДРАЖИТЕЛИ ФИЗИЧЕСКИЕ (механические, звуковые, световые, температурные, электрические) ХИМИЧЕСКИЕ (щелочи, кислоты, гормоны, продукты обмена веществ) ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ (изменения
7. РАЗДРАЖИТЕЛИ НЕАДЕКВАТНЫЕ АДЕКВАТНЫЕ
8. СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ПОРОГОВОЙ СИЛОЙ РАЗДРАЖЕНИЯ И ЕГО ДЛИТЕЛЬНОСТЬЮ
9. КРИВАЯ «СИЛА – ДЛИТЕЛЬНОСТЬ» OA – реобаза ОС – полезное время OD – 2 реобазы OF
11. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ
12. ПРОГРЕСС В ИССЛЕДОВАНИИ БИОПОТЕНЦИАЛОВ ОБЕСПЕЧЕН РАЗРАБОТКОЙ МИКРОЭЛЕКТРОДНОГО МЕТОДА ВНУТРИКЛЕТОЧНОГО ОТВЕДЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛОВ СОЗДАНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ БИОПОТЕНЦИАЛОВ ВЫБОР
13. ДИАМЕТР гигантского аксона – 0,5 – 1 мм
14. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ВОЗБУДИМЫХ КЛЕТОК И ТКАНЕЙ 1) электроды для регистрации и стимуляции; 2)
15. a - внутриклеточное раздражение и отведение потенциалов гигантского аксона кальмара при коаксиальном введении электродов . б
16. НЕПОЛЯРИЗУЮЩИЕСЯ ЭЛЕКТРОДЫ: хлорсеребряный электрод Благодаря стабильности потенциала и простоте конструкции является одним из наиболее часто употребляемых
17. Микроэлектроды введены в 1946 американскими учёными Р. Джерардом и Дж. Лингом. Применяются для отведения электрических потенциалов
19. Внутриклеточная регистрация трансмембранных потенциалов и электростимуляция клеточной мембраны А — схема установки для изучения электрических характеристик
20. В лабораторных исследованиях используются металлические микроэлектроды с диаметром кончика порядка 1 мкм, стеклянные микропипетки с диаметром
21. РЕГИСТРАЦИЯ МП НЕРВНОЙ КЛЕТКИ А) путем введения микроэлектрода; Б) путем введения микроэлектрода внутрь аксона
23. Метод пэтч-кламп введен в лабораторную практику Э. Неером и Б. Сакманом в 1976 г.
24. Клеточная мембрана формирует очень плотный контакт с поверхностью кончика микроэлектрода. Между стеклом и мембранным фрагментом возникает
26. ИЗМЕРЕНИЯ НА ПРИКРЕПЛЕННОЙ, НО НЕПОВРЕЖДЕННОЙ КЛЕТКЕ ИЗМЕРЕНИЯ НА ЦЕЛОЙ КЛЕТКЕ ПРИ РАЗРУШЕНИИ МЕМБРАНЫ В КОНЧИКЕ МИКРОПИПЕТКИ
28. Мембранная теория возбуждения: при раздражении возбудимой клетки в её поверхностной мембране происходит молекулярная перестройка, которая приводит
29. Основные положения мембранной теории возбуждения сформулированы немецким нейрофизиологом Ю. Бернштейном (1902) ПОЛЯРИЗАЦИЯ КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ В ПОКОЕ
30. Развитие мембранной теории возбуждения получило в трудах английских учёных: П. Бойла и Э. Конуэя (1941), А.
31. Регистрация мембранного потенциала покоя А — микроэлектрод 1 еще не введен в нервное волокно; луч осциллографа
32. Потенциал покоя, механизм его формирования
33. Предположение Бернштейна: поверхностная мембрана возбудимой клетки в покое обладает избирательной проницаемостью: ионы K+ проходят через неё
34. ДИФФУЗИОННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ Na+ Na+ Na+ Na+ Cl- Cl- Cl- + - ПОДВИЖНОСТЬ ИОНОВ ХЛОРА (v) ВЫШЕ,
35. МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ Cl- Cl- К+ К+ МЕМБРАНА НЕ ПРОНИЦАЕМА ДЛЯ ИОНОВ ХЛОРА - +
36. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ УСЛОВИЕ РАВНОВЕСИЯ РАВНОВЕСНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ: ENa=+35…+65 мВ EK = -70…-100 мВ
37. Возникновение электрохимического равновесия на полупроницаемой мембране. Диффузионное давление (1) в равновесии с противоположной электростатической силой (2),
39. Зависимость мембранного потенциала (МП) нервного волокна каракатицы от наружной концентрации К+(1) и величина МП, рассчитанная по
40. Зависимость величины ПП от [K+]е (расчетная и экспериментальная кривые). По оси абсцисс – содержание калия во
43. состояние равновесия наступает в результате диффузии лишь очень небольшого количества ионов (по сравнению с их общим
44. УРАВНЕНИЕ НЕРНСТА Здесь и далее индекс «е» относится к внешним концентрациям ионов, а индекс «i» -
46. ПП гигантского аксона кальмара ( - 70 мВ) близок к его Ек ( - 75 мВ),
47. Итоговая величина ПП, обусловленного переносом многих ионов может быть достаточно точно рассчитана по формуле Гольдмана.
48. УРАВНЕНИЕ ГОЛЬДМАНА PK : PNa: PCl = 1 : 0,04 : 0,45 Соотношение проницаемостей потенциалообразующих ионов
49. Вклад активного транспорта в формирование потенциала покоя
50. ПП складывается из Еконц и Енас
51. РОЛЬ Na/K НАСОСА В ГЕНЕРАЦИИ ПП Поддержание высокой концентрации К+ внутри клетки, что обеспечивает постоянство величины
52. Электротонический потенциал и локальный ответ, их сходство и различие
53. Схема регистрации мембранного потенциала клетки (А); мембранный потенциал клетки в состоянии покоя и его возможные изменения
54. Изменение мембранного потенциала клетки (А) при действии электрического тока различной силы (Б):
55. ЭЛЕКТРОТОНИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ И ЛОКАЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ
56. ВОЛЬТ-АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРОТОНИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА
58. Скачать презентацию

Слайд 2

РАЗДРАЖИМОСТЬ – ОБЩЕЕ СВОЙСТВО ВСЕХ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ

Слайд 3

ВОЗБУДИМЫЕ ТКАНИ

Слайд 4

Мера возбудимости – порог раздражения, т.е. минимальная сила раздражителя, вызывающая ответ.
ВОЗБУЖДЕНИЕ

– сложный биологический процесс, который характеризуется специфическим изменением обмена веществ, временной деполяризацией мембраны клеток и проявляющейся специализированной реакцией ткани.

Слайд 5

РАЗДРАЖИТЕЛИ
ПОДПОРОГОВЫЕ
СВЕРХПОРОГОВЫЕ
ПОРОГОВЫЕ

Слайд 6

РАЗДРАЖИТЕЛИ
ФИЗИЧЕСКИЕ (механические, звуковые, световые, температурные, электрические)
ХИМИЧЕСКИЕ (щелочи, кислоты, гормоны, продукты обмена

веществ)
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ (изменения осмотического давления, рН и т.п.)

Слайд 7

РАЗДРАЖИТЕЛИ
НЕАДЕКВАТНЫЕ
АДЕКВАТНЫЕ

Слайд 8

СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ПОРОГОВОЙ СИЛОЙ РАЗДРАЖЕНИЯ И ЕГО ДЛИТЕЛЬНОСТЬЮ

Слайд 9

КРИВАЯ «СИЛА – ДЛИТЕЛЬНОСТЬ»
OA – реобаза ОС – полезное время
OD

– 2 реобазы
OF – хронаксия

Слайд 10

Слайд 11

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ

Слайд 12

ПРОГРЕСС В ИССЛЕДОВАНИИ БИОПОТЕНЦИАЛОВ ОБЕСПЕЧЕН
РАЗРАБОТКОЙ МИКРОЭЛЕКТРОДНОГО МЕТОДА ВНУТРИКЛЕТОЧНОГО ОТВЕДЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛОВ
СОЗДАНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ

УСИЛИТЕЛЕЙ БИОПОТЕНЦИАЛОВ
ВЫБОР УДАЧНЫХ ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Слайд 13

ДИАМЕТР гигантского аксона – 0,5 – 1 мм

Слайд 14

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ВОЗБУДИМЫХ КЛЕТОК И ТКАНЕЙ
1) электроды для

регистрации и стимуляции;
2) усилители биоэлектрических сигналов;
3) регистратор;
4) стимулятор;
5) система для обработки физиологической информации.

Слайд 15

a - внутриклеточное раздражение и отведение потенциалов гигантского аксона кальмара при

коаксиальном введении электродов .
б - раздражение и отведение потенциалов от одиночного перехвата Ранвье, изолированного двумя воздушными промежутками ("мостиками").

Схемы методик, применяемых для различных нервных волокон для исследования их электрогенеза

Слайд 16

НЕПОЛЯРИЗУЮЩИЕСЯ ЭЛЕКТРОДЫ: хлорсеребряный электрод
Благодаря стабильности потенциала и простоте конструкции является одним

из наиболее часто употребляемых в лабораторной практике.
Представляет собой серебряную пластинку или проволочку, покрытую слоем малорастворимой солиПредставляет собой серебряную пластинку или проволочку, покрытую слоем малорастворимой соли серебраПредставляет собой серебряную пластинку или проволочку, покрытую слоем малорастворимой соли серебра (обычно - хлоридаПредставляет собой серебряную пластинку или проволочку, покрытую слоем малорастворимой соли серебра (обычно - хлорида) и опущенной в насыщенный растворПредставляет собой серебряную пластинку или проволочку, покрытую слоем малорастворимой соли серебра (обычно - хлорида) и опущенной в насыщенный раствор хлорида калия.

Слайд 17

Микроэлектроды введены в 1946 американскими учёными Р. Джерардом и Дж. Лингом.

Применяются для отведения электрических потенциалов от одиночного мышечного волокна или от отдельной клетки.

Слайд 18

Слайд 19

Внутриклеточная регистрация трансмембранных потенциалов и электростимуляция клеточной мембраны
А — схема установки

для изучения электрических характеристик клеточных мембран; Б — момент введения микроэлектрода а клетку. 1 — стеклянный микроэлектрод для подачи тока; 2 — стеклянный микроэлектрод для регистрации реакции клеточной мембраны; 3 — электроды сравнения; 4 — измеритель величины раздражающего тока; 5 — усилитель; 6 — регистратор.

Слайд 20

В лабораторных исследованиях используются
металлические микроэлектроды с диаметром кончика порядка 1

мкм,
стеклянные микропипетки с диаметром кончика меньше 1 мкм, заполненные раствором электролита

Слайд 21

РЕГИСТРАЦИЯ МП НЕРВНОЙ КЛЕТКИ
А) путем введения микроэлектрода;
Б) путем введения микроэлектрода

внутрь аксона

Слайд 22

Слайд 23

Метод пэтч-кламп введен в лабораторную практику Э. Неером и Б. Сакманом

в 1976 г.

Слайд 24

Клеточная мембрана формирует очень плотный контакт с поверхностью кончика микроэлектрода. Между

стеклом и мембранным фрагментом возникает контакт, имеющий гигаомное сопротивление. В результате образуется электрически изолированный участок мембраны, и шум регистрирующего сигнала уменьшается на несколько порядков. К участку прикладывается напряжение и меряется возникший ионный ток.

Слайд 25

Слайд 26

ИЗМЕРЕНИЯ НА ПРИКРЕПЛЕННОЙ, НО НЕПОВРЕЖДЕННОЙ КЛЕТКЕ
ИЗМЕРЕНИЯ НА ЦЕЛОЙ КЛЕТКЕ ПРИ РАЗРУШЕНИИ

МЕМБРАНЫ В КОНЧИКЕ МИКРОПИПЕТКИ

Слайд 27

Слайд 28

Мембранная теория возбуждения:
при раздражении возбудимой клетки в её поверхностной мембране

происходит молекулярная перестройка, которая приводит к изменению проницаемости мембраны и появлению трансмембранных ионных токов.

Слайд 29

Основные положения мембранной теории возбуждения сформулированы немецким нейрофизиологом Ю. Бернштейном (1902)

ПОЛЯРИЗАЦИЯ КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ В ПОКОЕ

Слайд 30

Развитие мембранной теории возбуждения получило в трудах английских учёных: П. Бойла

и Э. Конуэя (1941), А. Ходжкина, Б. Каца, А. Хаксли (1949).

А. ХОДЖКИН

А. ХАКСЛИ

Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1963 г
"За открытия, касающиеся ионных механизмов возбуждения и торможения в периферических и центральных участках мембраны нервных клеток"

Слайд 31

Регистрация мембранного потенциала покоя
А — микроэлектрод 1 еще не введен в

нервное волокно; луч осциллографа показывает, что разность потенциалов у микроэлектрода и индифферентного электрода 2 равна нулю.
Б — микроэлектрод введен в нервное волокно (прокол мембраны); он регистрирует постоянный отрицательный потенциал относительно внешнего раствора — мембранный потенциал покоя.

Слайд 32

Потенциал покоя, механизм его формирования

Слайд 33

Предположение Бернштейна:
поверхностная мембрана возбудимой клетки в покое обладает избирательной проницаемостью: ионы

K+ проходят через неё гораздо легче, чем ионы Na+ и Cl-.
Т. к. концентрация K+ в клетке выше, чем во внеклеточной среде, диффузия этих ионов через мембрану создаёт на ней разность потенциалов —потенциал покоя (ПП), причём внутренняя сторона мембраны оказывается заряженной отрицательно, а внешняя — положительно.

Слайд 34

ДИФФУЗИОННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ
Na+
Na+
Na+
Na+
Cl-
Cl-
Cl-
+
-
ПОДВИЖНОСТЬ ИОНОВ ХЛОРА (v) ВЫШЕ, ЧЕМ ИОНОВ НАТРИЯ (u)

Слайд 35

МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ
Cl-
Cl-
К+
К+
МЕМБРАНА НЕ ПРОНИЦАЕМА ДЛЯ ИОНОВ ХЛОРА
-
+

Слайд 36

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ
УСЛОВИЕ РАВНОВЕСИЯ
РАВНОВЕСНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ:
ENa=+35…+65 мВ
EK = -70…-100 мВ

Слайд 37

Возникновение электрохимического равновесия на полупроницаемой мембране.
Диффузионное давление (1) в равновесии

с противоположной электростатической силой (2), стремящейся удержать вместе ионы с противоположными зарядами

Слайд 38

Слайд 39

Зависимость мембранного потенциала (МП) нервного волокна каракатицы от наружной концентрации К+(1)

и величина МП, рассчитанная по уравнению Нернста для калиевого электрода (2)

Слайд 40

Зависимость величины ПП от [K+]е (расчетная и экспериментальная кривые).
По оси

абсцисс – содержание калия во внешней среде в мМ, по оси ординат – величина мембранного потенциала в мВ.

Слайд 41

Слайд 42

Слайд 43

состояние равновесия наступает в результате диффузии лишь очень небольшого количества ионов

(по сравнению с их общим содержанием);
калиевый равновесный потенциал всегда больше (по абсолютному значению) реального потенциала покоя

Слайд 44

УРАВНЕНИЕ НЕРНСТА
Здесь и далее индекс «е» относится к внешним концентрациям ионов,

а индекс «i» - ко внутренним.

Слайд 45

Слайд 46

ПП гигантского аксона кальмара ( - 70 мВ) близок к его

Ек ( - 75 мВ), но не равен ему.
ПРИЧИНА:ПП формирует утечка и других ионов: Na+, Cl-.
При этом поступление Сl- в аксон, (Еcl> - 70 мВ) повышает, a Na+ понижает ПП (ENa=+55MB).

Слайд 47

Итоговая величина ПП, обусловленного переносом многих ионов может быть достаточно точно

рассчитана по формуле Гольдмана.

Слайд 48

УРАВНЕНИЕ ГОЛЬДМАНА
PK : PNa: PCl = 1 : 0,04 : 0,45
Соотношение

проницаемостей потенциалообразующих ионов в состоянии покоя

Слайд 49

Вклад активного транспорта в формирование потенциала покоя

Слайд 50

ПП складывается из Еконц и Енас

Слайд 51

РОЛЬ Na/K НАСОСА В ГЕНЕРАЦИИ ПП
Поддержание высокой концентрации К+ внутри клетки,

что обеспечивает постоянство величины ПП. Электрогенность насоса: вклад в ПП.
Поддержание низкой концентрации Na+ внутри клетки, что, с одной стороны, обеспечивает генерацию потенциала действия, с другой — обеспечивает сохранение нормальных осмолярности и объема клетки.

Слайд 52

Электротонический потенциал и локальный ответ, их сходство и различие

Слайд 53

Схема регистрации мембранного потенциала клетки (А); мембранный потенциал клетки в состоянии

покоя и его возможные изменения (Б):
1 – деполяризация, 2 – гиперполяризация,
3 – реполяризация

Слайд 54

Изменение мембранного потенциала клетки (А) при действии электрического тока различной силы

(Б):

Слайд 55

ЭЛЕКТРОТОНИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ И ЛОКАЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ

Слайд 56

Раздражимость и возбудимость клеток и тканей. Методы исследования электровозбудимых мембран. Потенциал покоя и механизм его форм

Содержание

РАЗДРАЖИМОСТЬ – ОБЩЕЕ СВОЙСТВО ВСЕХ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ

ВОЗБУДИМЫЕ ТКАНИ

Мера возбудимости – порог раздражения, т.е. минимальная сила раздражителя, вызывающая ответ.ВОЗБУЖДЕНИЕ

РАЗДРАЖИТЕЛИПОДПОРОГОВЫЕСВЕРХПОРОГОВЫЕПОРОГОВЫЕ

РАЗДРАЖИТЕЛИФИЗИЧЕСКИЕ (механические, звуковые, световые, температурные, электрические)ХИМИЧЕСКИЕ (щелочи, кислоты, гормоны, продукты обмена

РАЗДРАЖИТЕЛИНЕАДЕКВАТНЫЕАДЕКВАТНЫЕ

СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ПОРОГОВОЙ СИЛОЙ РАЗДРАЖЕНИЯ И ЕГО ДЛИТЕЛЬНОСТЬЮ

КРИВАЯ «СИЛА – ДЛИТЕЛЬНОСТЬ» OA – реобаза ОС – полезное времяOD

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ

ПРОГРЕСС В ИССЛЕДОВАНИИ БИОПОТЕНЦИАЛОВ ОБЕСПЕЧЕНРАЗРАБОТКОЙ МИКРОЭЛЕКТРОДНОГО МЕТОДА ВНУТРИКЛЕТОЧНОГО ОТВЕДЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛОВСОЗДАНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ

ДИАМЕТР гигантского аксона – 0,5 – 1 мм

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ВОЗБУДИМЫХ КЛЕТОК И ТКАНЕЙ1) электроды для

a - внутриклеточное раздражение и отведение потенциалов гигантского аксона кальмара при

НЕПОЛЯРИЗУЮЩИЕСЯ ЭЛЕКТРОДЫ: хлорсеребряный электродБлагодаря стабильности потенциала и простоте конструкции является одним

Микроэлектроды введены в 1946 американскими учёными Р. Джерардом и Дж. Лингом.

Внутриклеточная регистрация трансмембранных потенциалов и электростимуляция клеточной мембраныА — схема установки

В лабораторных исследованиях используются металлические микроэлектроды с диаметром кончика порядка 1

РЕГИСТРАЦИЯ МП НЕРВНОЙ КЛЕТКИ А) путем введения микроэлектрода;Б) путем введения микроэлектрода