Содержание
- 3. 4.7. Потенциал действия Уравнение Гольдмана позволяет вычислить значение мембранного потенциала покоя, если известна концентрация ионов внутри
- 4. Вход ионов натрия в клетку и обусловленная этим местная деполяризация приводят к возникновению локального электрического тока.
- 5. Равновесный потенциал натрия +55 мВ, а каналы для него открываются при значении мембранного потенциала -55 мВ,
- 6. По мере приближения величины мембранного потенциала к значению равновесного натриевого потенциала движущая сила для ионов натрия
- 7. Две фазы потенциала действия – деполяризация и реполяризация образуют пик или спайк потенциала действия (Рис. 4.6).
- 8. Некоторые нейроны могут возбуждаться чаще, чем 500/с, другие – реже: в соответствии с этим первые можно
- 10. Изменения натриевой и калиевой проводимости в ходе потенциала действия. На ранних стадиях развития потенциала действия натриевая
- 11. 4.8. Механизм проведения потенциалов действия Чем более сложные задачи решает мозг, тем большее количество нейронов ему
- 14. Такой ток деполяризует ещё не возбуждавшийся соседний участок, а когда эта деполяризация достигнет порога – возникнет
- 15. Резюме Возникновение электрических сигналов связано со свойствами клеточной мембраны. Мембранные насосы создают концентрационные градиенты ионов. Открытые
- 16. Вопросы для самоконтроля 46. Концентрация каких ионов в клетке значительно больше, чем во внеклеточной жидкости? А.
- 17. 48. Какова величина равновесного потенциала мембраны гигантского аксона кальмара для ионов калия? А. +55 мВ; Б.
- 18. 50. Вхождению в клетку каких ионов препятствует электрическое поле между внутренней и наружной поверхностями мембраны? А.
- 19. 52. Что из перечисленного ниже характерно для состояния рефрактерности? А. Активированное состояние потенциалзависимых каналов; Б. Инактивированное
- 20. 54. Каким должен быть наименьший деполяризующий сдвиг, если мембранный потенциал равен -69 мВ, а критический уровень
- 21. 56. Для какого перемещения ионов через клеточную мембрану, находящейся в покое клетки, необходима энергия? А. Кальция
- 22. 58. Что заставляет закрыться открывающиеся при возбуждении потенциалзависимые каналы для натрия? А. Процесс реполяризации; Б. Восстановление
- 24. Скачать презентацию
4.7. Потенциал действия
Уравнение Гольдмана позволяет вычислить значение мембранного потенциала покоя, если
4.7. Потенциал действия
Уравнение Гольдмана позволяет вычислить значение мембранного потенциала покоя, если
Потенциал действия возникает лишь при определённой величине деполяризующего сдвига, например, с -65 мВ до -55 мВ. Если деполяризация будет меньше, то потенциал действия не возникнет: такие деполяризующие сдвиги называются подпороговыми. Приведённые здесь цифры относительны, в разных клетках они могут быть меньше или больше, но всегда наименьший деполяризующий сдвиг, который вызовет появление потенциала действия, определяется, как пороговый. Возникновение рецепторного или постсинаптического потенциалов связано со сравнительно небольшим местным повышением натриевой проницаемости мембраны.
Вход ионов натрия в клетку и обусловленная этим местная деполяризация приводят
Вход ионов натрия в клетку и обусловленная этим местная деполяризация приводят
Но, если сумма локальных деполяризующих сдвигов всё-таки сможет деполяризовать мембрану триггерной зоны нейрона до критического уровня, до порогового значения, то произойдёт активный и максимальный ответ клетки по правилу "всё или ничего".
Деполяризация до критического значения ведёт к конформационным изменениям внутренней стенки натриевых каналов и перемещению полярных аминокислот. Вследствие этого открывается пора диаметром 0,3 – 0,5 нм через которую могут пройти катионы натрия (См. рис. 4.3).
Ток анионов через этот канал невозможен, поскольку его устье содержит отрицательные заряды карбоксильных групп глутаминовой кислоты, которые отталкивают отрицательные заряды анионов.
Равновесный потенциал натрия +55 мВ, а каналы для него открываются при
Равновесный потенциал натрия +55 мВ, а каналы для него открываются при
Плотность натриевых каналов варьирует от 1 до 50 на одном квадратном микрометре.
В результате этого за 0,2 – 0, 5 мс значение мембранного потенциала из отрицательного (-55 мВ) становится положительным (около +30 мВ), хотя и не достигает значения равновесного натриевого потенциала.
Такая стремительная деполяризация является саморегенерирующей: чем больше входит натрия в клетку и чем больше сдвиг мембранного потенциала, тем больше открывается натриевых каналов и тогда ещё больше натрия входит в клетку:
По мере приближения величины мембранного потенциала к значению равновесного натриевого потенциала
По мере приближения величины мембранного потенциала к значению равновесного натриевого потенциала
Когда мембранный потенциал становится положительным, натриевые потенциалзависимые каналы закрываются, а ток калия из клетки резко увеличивается.
В связи с этим происходит реполяризация, т.е. восстановление первоначального значения мембранного потенциала (иногда выходной ток калия приводит даже к кратковременной следовой гиперполяризации).
Две фазы потенциала действия – деполяризация и реполяризация образуют пик или
Две фазы потенциала действия – деполяризация и реполяризация образуют пик или
Это состояние называется рефрактерностью, около 1 мс она абсолютна, а затем относительна: при абсолютной рефрактерности нельзя открыть каналы никаким действием, при относительной их нельзя активировать пороговой деполяризацией, но можно надпороговой.
Общая продолжительность рефрактерного состояния определяет максимальную частоту возбуждения нейрона. Например, если рефрактерный период продолжается 2 мс, то за 1с нейрон может возбуждаться максимум 500 раз (1 с = 1000 мс: 2мс = 500).
Некоторые нейроны могут возбуждаться чаще, чем 500/с, другие – реже:
Некоторые нейроны могут возбуждаться чаще, чем 500/с, другие – реже:
Проблему лабильности или функциональной подвижности клеток в конце XIX – начале ХХ века исследовал российский физиолог Н.Е.Введенский, он же ввёл в употребление понятие о мере лабильности, как о наибольшем числе электрических осцилляций, которое может воспроизвести за секунду нерв или мышца.
Так, например, нерв, по данным Введенского, способен возбуждаться до 500/с, а мышца – лишь до 200/с, т.е. нерв является более лабильным объектом, чем мышца.
Изменения натриевой и калиевой проводимости в ходе потенциала действия.
На ранних
Изменения натриевой и калиевой проводимости в ходе потенциала действия.
На ранних
(Эти кривые построены на основании теории Ходжкина и Хаксли, но данные, полученные на аксоне кальмара, преобразованы с учетом мембранных потенциалов крупных нервных волокон млекопитающих.)
4.8. Механизм проведения потенциалов действия
Чем более сложные задачи решает мозг,
4.8. Механизм проведения потенциалов действия
Чем более сложные задачи решает мозг,
Действующее напряжение в нейроне (V) не может быть больше, чем амплитуда потенциала действия, т.е приблизительно 100-120 мВ, а ток (I), согласно закону Ома, прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению: I = V/R Из этого следует, что потенциал действия обычным для проведения электричества способом не может распространяться далеко. Очень тонкая мембрана аксона, окруженная электропроводной средой, имеет очень высокую ёмкость, что тормозит распространение электрического сигнала.
Если сказать проще: тонкий цитоплазматический отросток – это очень плохой проводник. Но, несмотря на это, потенциалы действия распространяются по аксону с высокой скоростью, достигающей 100 м/с. Как это происходит? Когда в возбуждённом участке мембраны повышается натриевая проницаемость и возникает потенциал действия, начинается электротоническое распространение положительных зарядов к невозбуждённому участку – этот процесс представляет собой круговой ток (Рис. 4.7).
Такой ток деполяризует ещё не возбуждавшийся соседний участок, а когда эта
Такой ток деполяризует ещё не возбуждавшийся соседний участок, а когда эта
При распространении потенциала действия мембрана поочерёдно деполяризуется сначала под ближним к источнику возбуждения электродом, а затем – под дальним. И в том, и в другом случае между электродами регистрируется разность потенциалов, поскольку один из них будет находиться на деполяризованном, а значит электроотрицательном снаружи мембраны участке, а второй – в интактной электроположительной точке, где возбуждение ещё не началось, либо уже закончилось. Регистрация проходящих по мембране потенциалов действия с помощью двух электродов называется биполярной.
При таком способе регистрируются две фазы потенциала действия: положительная и отрицательная. Если расположенный под одним из электродов участок сделать невозбудимым (для этого можно подействовать на него каким-либо анестезирующим веществом, например, новокаином), то останется только одна фаза потенциала действия. Такое отведение называется униполярным (или монополярным). При некоторых аутоиммунных и вирусных заболеваниях миелиновая оболочка разрушается, что приводит к многочисленным неврологическим нарушениям, вплоть до полной утраты некоторых функций; при этом может нарушаться и эмоциональная деятельность, и интеллект. Примером демиелинизирующих заболеваний может служить рассеянный склероз.
Резюме
Возникновение электрических сигналов связано со свойствами клеточной мембраны. Мембранные насосы
Резюме
Возникновение электрических сигналов связано со свойствами клеточной мембраны. Мембранные насосы
Вопросы для самоконтроля
46. Концентрация каких ионов в клетке значительно больше,
Вопросы для самоконтроля
46. Концентрация каких ионов в клетке значительно больше,
А. Натрия;
Б. Калия;
В. Кальция;
Г. Хлора;
Д. Магния.
47. Какие ионные каналы при физиологическом покое клетки открыты?
А. Для всех катионов;
Б. Для анионов;
В. Для натрия;
Г. Для калия;
В. Для кальция.
48. Какова величина равновесного потенциала мембраны гигантского аксона кальмара для ионов
48. Какова величина равновесного потенциала мембраны гигантского аксона кальмара для ионов
А. +55 мВ;
Б. +25-30 мВ;
В. = 0;
Г. -60 мВ;
Д. -75 мВ.
49. Почему натрий-калиевый насос считается электрогенным? А. Он расходует энергию АТФ;
Б. Он создаёт концентрационный градиент калия;
В. Он выносит из клетки натрий; Г. За один цикл он удаляет из клетки положительный заряд;
Д. Он обеспечивает симпорт глюкозы и аминокислот.
50. Вхождению в клетку каких ионов препятствует электрическое поле между внутренней
50. Вхождению в клетку каких ионов препятствует электрическое поле между внутренней
А. Калия;
Б. Натрия;
В. Хлора;
Г. Кальция;
Д. Всех катионов.
51. Через каналы какого типа диффундируют ионы калия, когда клетка находится в состоянии физиологического покоя?
А. Потенциалзависимые;
Б. Хемозависимые;
В. Потенциалзависимые и хемозависимые;
Г. Управляемые механически;
Д. Пассивные.
52. Что из перечисленного ниже характерно для состояния рефрактерности?
А. Активированное
52. Что из перечисленного ниже характерно для состояния рефрактерности?
А. Активированное
Б. Инактивированное состояние потенциалзависимых каналов;
В. Открытое состояние потенциалзависимых каналов;
Г. Закрытое состояние потенциалзависимых каналов;
Д. Увеличение пропускной способности потенциалзависимых каналов.
53. Какое из перечисленных ниже веществ является блокатором ионных каналов для калия?
А. Тетраэтиламмоний;
Б. Тетродотоксин;
В. Батрахотоксин;
Г. Кураре;
Д. a-Бунгаротоксин.
54. Каким должен быть наименьший деполяризующий сдвиг, если мембранный потенциал равен
54. Каким должен быть наименьший деполяризующий сдвиг, если мембранный потенциал равен
А. 6 мВ;
Б. 9 мВ;
В. 11 мВ;
Г. 13 мВ;
Д. 15 мВ.
55. Если рефрактерный период нейрона продолжается 3 мс, то с какой максимальной частотой он может возбуждаться?
А. 555 Гц;
Б. 444 Гц;
В. 333 Гц;
Г. 222 Гц;
Д. 111 Гц.
56. Для какого перемещения ионов через клеточную мембрану, находящейся в покое
56. Для какого перемещения ионов через клеточную мембрану, находящейся в покое
А. Кальция в клетку;
Б. Натрия в клетку;
В. Хлора в клетку;
Г. Калия из клетки;
Д. Кальция из клетки.
57. Какое перемещение ионов происходит только путём диффузии?
А. Натрия из клетки;
Б. Калия из клетки;
В. Кальция из клетки;
Г. Калия в клетку;
Д. Глюкозы в клетку.
58. Что заставляет закрыться открывающиеся при возбуждении потенциалзависимые каналы для натрия?
58. Что заставляет закрыться открывающиеся при возбуждении потенциалзависимые каналы для натрия?
А. Процесс реполяризации;
Б. Восстановление исходного значения мембранного потенциала;
В. Установление положительного значения мембранного потенциала;
Г. Достижение критического уровня деполяризации;
Д. Возникновение гиперполяризации.
59. К каким последствиям должно привести повышение мембранной проницаемости для хлора при реальном значении мембранного потенциала -55 мВ?
А. Уменьшение мембранного потенциала;
Б. Гиперполяризация;
В. Деполяризация;
Г. Значение мембранного потенциала не изменится;
Д. Возникнет потенциал действия.