Содержание
- 2. Живые ткани обладают не только пассивными, но и активными электрическими свойствами. Генерация и распространение биопотенциалов (биоэлектрогенез)
- 3. Это явление лежит в основе возбудимости клеток, регуляции внутриклеточных процессов, работы нервной системы, регуляции мышечного сокращения,
- 4. Предположения о существовании "животного электричества", то есть о способности живых тканей генерировать электромагнитную энергию, возникли еще
- 5. Однако в течение длительного времени считалось, что такой способностью наделены только специальные электрические органы некоторых представителей
- 6. Экспериментальное доказательство того, что биоэлектрогенез присущ нервам и мышцам лягушки и имеет, таким образом, универсальный характер
- 7. Луиджи Гальвани (1737-1798) Алессандро Вольта (1745-1827)
- 8. Понимание природы биоэлектрогенеза стало понятным только после появления теории электролитической диссоциации (Сванте Аррениус, 1887, Нобелевская премия
- 9. В.Ю. Чаговец (1873-1941) Труды: О применении теории диссоциации Аррениуса к электромоторным явлениям на живых тканях, "Журнал
- 10. По современным представлениям, биопотенциалы, регистрируемые в организме, - это в основном мембранные потенциалы. Мембранным потенциалом называют
- 11. Для возникновения трансмембранной разности потенциалов необходимы два обязательных условия: 1) существование концентрационных градиентов электролитов на клеточной
- 12. 1. Механизм возникновения потенциала покоя на биологических мембранах. Формула Нернста, формула Гольдмана Потенциал покоя – это
- 13. Зарегистрировать эту трансмембранную разность потенциалов можно при использовании микроэлектродной техники.
- 14. Стеклянный микроэлектрод представляет собой стеклянную микропипетку с оттянутым очень тонким кончиком (диаметр кончика 0,1-0,5 мкм), заполненную
- 15. Второй электрод (электрод сравнения), потенциал которого принимают равным 0, помещают в раствор у наружной поверхности клетки.
- 16. При этом в нервных и скелетных мышечных волокнах различных животных регистрируется разность потенциалов, равная примерно 80-90
- 19. Как же реализуются обязательные условия биоэлектрогенеза на наружной мембране клетки в состоянии покоя?
- 20. 1) В цитоплазме позвоночных животных преобладают калиевые соли высокомолекулярных соединений (кислот), тогда как в межклеточной среде
- 21. В гигантском аксоне кальмара:
- 22. 2) В покое проницаемость наружной мембраны клетки для ионов калия значительно больше, чем для натрия, и
- 23. Например, для аксона кальмара: РК : РNa : PCl = 1 : 0,04 : 0,45 Такая
- 24. Если концентрация какого-либо иона внутри клетки отлична от концентрации этого иона снаружи, и мембрана проницаема для
- 25. Вследствие этого электрическая нейтральность системы нарушается, образуется разность потенциалов (градиент потенциала) между наружной и внутренней средой,
- 26. При установлении равновесия между концентрационным и электрическим градиентом выравниваются значения электрохимических потенциалов по разные стороны мембраны
- 27. При равновесии: RTlnCi + zFφi = RTlnCe + zFφe Отсюда:
- 28. Если принять, что мембранный потенциал обусловлен только переносом ионов калия, то калиевый равновесный потенциал равен:
- 29. Расчеты показывают, что для создания такого равновесного потенциала через мембрану клетки должно пройти всего 10-4 %
- 30. Это пренебрежимо малое количество ионов калия по сравнению с общим их количеством в клетке.
- 31. Величина равновесного калиевого потенциала, рассчитанного по этой формуле, несколько больше значения, измеряемого в эксперименте.
- 32. Причина расхождения рассчитанного по формуле Нернста и экспериментального значения мембранного потенциала состоит в том, что не
- 33. Более точно с экспериментальными данными совпадает результат расчета по уравнению Гольдмана:
- 34. И формула Нернста, и формула Гольдмана не учитывают активного транспорта ионов через мембрану – наличия в
- 35. Чаще всего АТФаза работает в режиме 3Na:2K, то есть за счет работы АТФазы мембранный потенциал больше
- 36. Если прекратить поступление Na+ в клетку, например, путем замещения внеклеточного натрия на такой неспособный к диффузии
- 37. Нарушение работы K+-Na+-АТФазы приводит к уменьшению мембранного потенциала; в этом случае МП лучше описывается уравнением Гольдмана.
- 38. 2. Механизм возникновения потенциала действия на возбудимых мембранах Потенциалом действия называется кратковременное изменение трансмембранной разности потенциалов
- 39. В опытах по изучению потенциала действия используют два микроэлектрода, введенных в мышечную или нервную клетку. На
- 40. Потенциалы действия регистрируются на мембране мышечной или нервной клетки только в том случае, если прямоугольный импульс
- 41. При этом на мембране регистрируются следующие изменения трансмембранной разности потенциалов.
- 43. Трансмембранная разность потенциалов вначале падает до нуля, затем на непродолжительное время полярность мембраны изменяется (внутренняя поверхность
- 44. Соответственно, выделяют две фазы потенциала действия – фазу деполяризации и фазу реполяризации. Положительное значение мембранного потенциала
- 46. В нервных волокнах длительность потенциала действия равна примерно 1 мс; в скелетных мышцах – примерно 10
- 47. Характерные свойства потенциала действия: 1) наличие порогового значения деполяризующего стимула; 2) закон "всё или ничего" –
- 48. 3) во время развития потенциала действия наблюдается явление рефрактерности (невозбудимости) мембраны; 4) в момент возбуждения резко
- 49. Опыты по изучению механизма возникновения потенциала действия показали, что: а) можно изменять амплитуду потенциала действия, изменяя
- 50. Если в состоянии покоя соотношение коэффициентов проницаемости мембраны аксона кальмара для разных ионов: РК : РNa
- 51. Это изменение проницаемости связано с тем, что в мембранах мышечных и нервных клеток, способных генерировать ПД
- 52. Первая фаза ПД (фаза деполяризации) связана с потоком ионов натрия из окружающей среды (где их концентрация
- 53. После достижения нулевого значения трансмембранной разности потенциалов входящий поток ионов натрия не прекращается (так как сохраняется
- 54. Таким образом, величину потенциала инверсии можно рассчитать по формуле Нернста: Общая же амплитуда ПД будет равна:
- 55. Итак, первая фаза ПД (фаза деполяризации) связана со входящим током ионов натрия. Почему же мембранный потенциал
- 56. Это связано с двумя причинами: 1) Каждый натриевый потенциалзависимый канал открывается только на определенное время (время
- 57. По прошествии времени жизни каналов вероятность их открывания падает до нуля, и этот процесс называется инактивацией
- 58. 2) Наряду с натриевыми потенциалзависимыми каналами, в возбудимых мембранах существуют также калиевые потенциалзависимые каналы. Эти каналы
- 59. Таким образом, к моменту, когда входящий ток натрия прекращается, проницаемость мембраны для ионов калия достигает максимума,
- 60. Следует отметить, что вначале, когда внутренняя сторона мембраны имеет положительный потенциал, электрический градиент способствует выходящему калиевому
- 61. Итак, первая фаза потенциала действия обусловлена входящим током ионов натрия через натриевые потенциалзависимые каналы, а вторая
- 64. 3. Ионные каналы клеточных мембран. Натриевый и калиевый потенциалзависимые каналы имеют сенсоры напряжения – некоторый элемент
- 65. При изменении мембранного потенциала изменяется величина действующей на сенсор силы, в результате эта часть канала перемещается
- 66. Существование ворот было доказано в опытах с регистрацией так называемых "воротных токов" (очень слабых токов, которые
- 68. 4. Пороговые раздражители. Критический мембранный потенциал. Явление рефрактерности. Возбудимые мембраны генерируют потенциал действия только при действии
- 69. Этот импульс сдвигает мембранный потенциал до определенного уровня, называемого критическим мембранным потенциалом. Uп = |ПП| -
- 70. Величина порогового раздражителя является мерой возбудимости мембраны, т.е. ее способности генерировать ПД. Возбудимыми мембранами называют мембраны,
- 71. Что же такое КМП? Под действием деполяризации мембраны увеличивается вероятность перехода натриевого канала в проводящее состояние.
- 72. Одновременно увеличивается выходящий калиевый ток через калиевые потенциалнезависимые каналы, но натриевый ток все же растет быстрее.
- 73. Уровень трансмембранной разности потенциалов, при котором входящий натриевый ток начинает превышать выходящий калиевый, носит название критического
- 74. Начиная с этого уровня, процесс развития потенциала действия становится необратимым (начинается "лавинообразное" открытие натриевых каналов): входящий
- 75. В этот период возбудимая мембрана не чувствительна к воздействию внешних стимулов, наступает фаза абсолютной рефрактерности, примерно
- 76. Далее могут следовать: а) фаза следовой деполяризации (экзальтации) (в этот период вероятность открытия натриевых каналов уже
- 78. Скачать презентацию