Природа и механизмы генерации биопотенциалов

Июль 27, 2022

Главная
Биология
Природа и механизмы генерации биопотенциалов

Содержание

2. 1. ПОНЯТИЕ И ВИДЫ. ПРИРОДА БП БИОПОТЕНЦИАЛЫ – ЛЮБЫЕ РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ В ЖИВЫХ СИСТЕМАХ: между содержимым
3. ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПП и ПД ПОТЕНЦИАЛ ПОКОЯ – ПОСТОЯННО СУЩЕСТВУЮЩАЯ в живой системе разность потенциалов, характерная для
4. ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ Тесная связь с метаболическими процессами ⇒ ПОКАЗАТЕЛЬ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА. ИХ ВЕЛИЧИНА И
5. ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ БП В основе возникновения биопотенциалов – НЕСИММЕТРИЧНОЕ ОТНОСИТЕЛЬНО МЕМБРАНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИОНОВ, т.е. наличие КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ
6. ПРИРОДА БИОПОТЕНЦИАЛОВ ⇓ БИОПОТЕНЦИАЛЫ – ИОННЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ преимущественно МЕМБРАННОЙ ПРИРОДЫ. В настоящее время общепринята МЕМБРАННАЯ ТЕОРИЯ
7. 2. ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ПОКОЯ НАТРИЕВЫЙ НАСОС ↓ ↓ КОНЦЕНТРА- КОНЦЕНТРА- ЦИОННЫЙ ЦИОННЫЙ ГРАДИЕНТ ГРАДИЕНТ ИОНОВ
8. СОЗДАНИЕ ПП В СОСТОЯНИИ ПОКОЯ КЛЕТКА ПРОНИЦАЕМА ГЛАВНЫМ ОБРАЗОМ для ИОНОВ КАЛИЯ. ИОНЫ КАЛИЯ ДИФФУНДИРУЮТ ПО
9. СОЗДАНИЕ ПП ИОНЫ НАТРИЯ проходят через мембрану, но проницаемость для них в покое гораздо меньше. Также
10. СОЗДАНИЕ ПП Благодаря сильному оттоку калия из клетки ВНЕШНЯЯ ПОВЕРХНОСТЬ МЕМБРАНЫ ЗАРЯЖАЕТСЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНО, А ВНУТРЕННЯЯ –
11. СОЗДАНИЕ ПП ЕЩЕ ОДНА ПРИЧИНА ВОЗНИКНОВЕНИЯ В ПОКОЕ РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ: ЭЛЕКТРОГЕННОСТЬ КАЛИЙ-НАТРИЕВОГО НАСОСА (выводится
12. ВЫЧИСЛЕНИЕ ПП С учетом только калиевой проницаемости – по УРАВНЕНИЮ НЕРНСТА: К+
13. УРАВНЕНИЕ ГОЛЬДМАНА Поток Na+ ВНУТРЬ КЛЕТКИ ⇓ УМЕНЬШЕНИЕ МЕМБРАННОГО ПОТЕНЦИАЛА Поток Cl - ВНУТРЬ КЛЕТКИ ⇓
14. УРАВНЕНИЕ ГОЛЬДМАНА
15. 3. ГЕНЕРАЦИЯ ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯ
16. А) Условия возникновения ПД Любой внешний или внутренний фактор, действующий на систему и изменяющий ее состояние,
17. Условия возникновения ПД ПД ВОЗНИКАЕТ ЛИШЬ ПРИ ДЕЙСТВИИ РАЗДРАЖИТЕЛЯ ДОСТАТОЧНОЙ СИЛЫ И ДЛИТЕЛЬНОСТИ – ПОРОГОВОГО или
18. Б) Фазы ПД ПД СОСТОИТ ИЗ ДВУХ ОСНОВНЫХ ФАЗ: ВОСХОДЯЩАЯ ФАЗА, или ФАЗА ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ, и НИСХОДЯЩАЯ
19. Содержание фаз ФАЗА ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ - БЫСТРАЯ ПЕРЕЗАРЯДКА МЕМБРАНЫ: ВНУТРИ «+», СНАРУЖИ «-». ФАЗА РЕПОЛЯРИЗАЦИИ – ВОЗВРАЩЕНИЕ
20. АМПЛИТУДА ПД ЗАМЕТНО ПРЕВЫШАЕТ АМПЛИТУДУ ПП. – ОВЕРШУТ («ПЕРЕЛЕТ»).
21. В) МЕХАНИЗМ ГЕНЕРАЦИИ ПД МЕМБРАННАЯ ТЕОРИЯ: ПД – РЕЗУЛЬТАТ ИЗМЕНЕНИЯ ИОННОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ МЕМБРАНЫ. ПРОНИЦАЕМОСТЬ МЕМБРАНЫ ДЛЯ
22. ФАЗА ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ ДЕЙСТВИЕ ПОРОГОВОГО РАЗДРАЖИТЕЛЯ ↓ Уменьшение МП до критической величины (критическая деполяризация) ↓ Резкое увеличение
23. ФАЗА ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ ПРОЦЕСС РАЗВИВАЕТСЯ ПО МЕХАНИЗМУ ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ (П.О.С.): приток натрия в клетку все более
24. ФАЗА ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ PK : PNa : PCl В СОСТОЯНИИ ПОКОЯ 1 : 0,04 : 0,45 НА
25. ФАЗА РЕПОЛЯРИЗАЦИИ Когда «+» заряд на внутренней поверхно-сти мембраны становится достаточен для уравновешивания концентрационного градиента натрия,
26. УВЕЛИЧЕНИЕ проницаемости мембраны ДЛЯ ИОНОВ КАЛИЯ ↓ Усиленный выход калия из клетки по градиенту ↓ Уменьшение
27. ФАЗА РЕПОЛЯРИЗАЦИИ ↓ Обратная перезарядка мембраны ↓ УМЕНЬШЕНИЕ калиевой проницаемости, ЗАМЕДЛЕНИЕ оттока калия из клетки Таким
28. К КОНЦУ ФАЗЫ РЕПОЛЯРИЗАЦИИ МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ВОЗВРАЩАЕТСЯ К УРОВНЮ ПОКОЯ. ОДНАКО УРОВЕНЬ ПОКОЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ ДЛЯ НАТРИЯ
29. Р Е З Ю М Е ПД формируется двумя ионными потоками через мембрану: ПОТОК ИОНОВ НАТРИЯ
30. Уточнения Диффузия ионов через клеточную мембрану в процессе генерации ПД осуществляется ПО КАНАЛАМ. КАНАЛЫ ВЫСОКО СЕЛЕКТИВНЫ.
31. 4. МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ БП Метод ВНУТРИ-КЛЕТОЧНОГО ОТВЕДЕНИЯ ФИКСАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЯ на мембране. 3. ПЕРФУЗИЯ
32. ВНУТРИКЛЕТОЧНОЕ ОТВЕДЕНИЕ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПП И РЕГИСТРАЦИИ ПД: ОДИН ЭЛЕКТРОД – В МЕЖКЛЕТОЧНОЙ ЖИДКОСТИ, ДРУГОЙ –
33. ВНУТРИКЛЕТОЧНОЕ ОТВЕДЕНИЕ МИКРОЭЛЕКТРОД – «ПИПЕТКА», ЗАПОЛНЕННАЯ KCl, КОНЧИК ОТТЯНУТ ДО ДИАМЕТРА В ДОЛИ МИКРОНА. ПРИ ВВЕДЕНИИ
35. Скачать презентацию

Слайд 2

1. ПОНЯТИЕ И ВИДЫ. ПРИРОДА БП
БИОПОТЕНЦИАЛЫ – ЛЮБЫЕ РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ

В ЖИВЫХ СИСТЕМАХ:
между содержимым клетки и окружающей ее средой,
между возбужденным и невозбужденным участка-ми клетки,
между участками одного и того же органа, находящи-мися в различных физио- логических состояниях.

РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ
⇓
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГРАДИЕНТ
ЭТО ХАРАКТЕРНАЯ ЧЕРТА ЖИВОГО.
РАЗЛИЧАЮТ БИОПОТЕНЦИАЛЫ ДВУХ ВИДОВ:
ПОТЕНЦИАЛЫ ПОКОЯ (ПП) и
ПОТЕНЦИАЛЫ ДЕЙСТВИЯ (ПД).

Слайд 3

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПП и ПД
ПОТЕНЦИАЛ ПОКОЯ –
ПОСТОЯННО СУЩЕСТВУЮЩАЯ
в живой системе

разность потенциалов,
характерная для СТАЦИОНАРНОГО СОСТОЯНИЯ системы (состояния ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ПОКОЯ).
ПП ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ ПОСТОЯННО ПРОТЕКАЮЩИМИ ЗВЕНЬЯМИ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ.
ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ
– БЫСТРО ВОЗНИКАЮЩАЯ
И ВНОВЬ ИСЧЕЗАЮЩАЯ разность потенциалов, характерная для ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ.

Слайд 4

ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ
Тесная связь с метаболическими процессами ⇒ ПОКАЗАТЕЛЬ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

ОРГАНИЗМА.
ИХ ВЕЛИЧИНА И ХАРАКТЕР ⇒ ИЗМЕНЕНИЯ В КЛЕТКАХ в норме и при патологии.

ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИ-ЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ:
ЭКГ – электрокардиография,
ЭЭГ – электроэнцефало-графия,
ЭМГ – электромиография,
ЭГГ – электрогастрография,
ЭОГ - электроокулография

Слайд 5

ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ БП
В основе
возникновения
биопотенциалов –
НЕСИММЕТРИЧНОЕ ОТНОСИТЕЛЬНО МЕМБРАНЫ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИОНОВ, т.е. наличие
КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ
ИОННЫХ ГРАДИЕНТОВ
через

мембрану.

Это – необходимое условие.
Непосредственная причина –
РАЗНАЯ СКОРОСТЬ ДИФФУЗИИ
РАЗЛИЧНЫХ ИОНОВ
по своим градиентам,
определяемая
СЕЛЕКТИВНЫМИ СВОЙСТВАМИ МЕМБРАНЫ.

Слайд 6

ПРИРОДА БИОПОТЕНЦИАЛОВ
⇓
БИОПОТЕНЦИАЛЫ –
ИОННЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ
преимущественно
МЕМБРАННОЙ
ПРИРОДЫ.
В настоящее время

общепринята
МЕМБРАННАЯ ТЕОРИЯ БИОПОТЕНЦИАЛОВ.
Автор - БЕРНШТЕЙН.
Развита благодаря работам ученых:
ХОДЖКИН, КАТЦ, ХАКСЛИ.

Слайд 7

2. ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ПОКОЯ
НАТРИЕВЫЙ НАСОС
↓ ↓
КОНЦЕНТРА- КОНЦЕНТРА-
ЦИОННЫЙ ЦИОННЫЙ
ГРАДИЕНТ

ГРАДИЕНТ
ИОНОВ НАТРИЯ, ИОНОВ КАЛИЯ,
НАПРАВЛЕННЫЙ НАПРАВЛЕННЫЙ
ВНУТРЬ КЛЕТКИ ИЗ КЛЕТКИ НАРУЖУ

Слайд 8

СОЗДАНИЕ ПП
В СОСТОЯНИИ
ПОКОЯ
КЛЕТКА ПРОНИЦАЕМА
ГЛАВНЫМ
ОБРАЗОМ
для
ИОНОВ КАЛИЯ.
ИОНЫ

КАЛИЯ
ДИФФУНДИРУЮТ ПО
КОНЦЕНТРАЦИОННОМУ
ГРАДИЕНТУ
ЧЕРЕЗ КЛЕТОЧНУЮ МЕМБРАНУ
ИЗ КЛЕТКИ В ОКРУЖАЮЩУЮ ЖИДКОСТЬ.
КРУПНЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ
АНИОНЫ,
имеющиеся в клетке,
НЕ МОГУТ ПРЕОДОЛЕТЬ МЕМБРАНУ.

Слайд 9

СОЗДАНИЕ ПП
ИОНЫ НАТРИЯ
проходят через мембрану, но
проницаемость для них

в покое
гораздо меньше.
Также значительно меньше, чем для калия,
проницаемость мембраны в покое
для ИОНОВ ХЛОРА Cl-.

PK : PNa : PCl
В СОСТОЯНИИ ПОКОЯ
1 : 0,04 : 0,45

К+

Na+

Cl-

+ + +

_ _ _

Слайд 10

СОЗДАНИЕ ПП
Благодаря сильному оттоку калия из клетки
ВНЕШНЯЯ
ПОВЕРХНОСТЬ
МЕМБРАНЫ
ЗАРЯЖАЕТСЯ
ПОЛОЖИТЕЛЬНО,
А

ВНУТРЕННЯЯ –
ОТРИЦАТЕЛЬНО.

ВОЗНИКАЮЩЕЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
НАЧИНАЕТ ТОРМОЗИТЬ ВЫХОД КАЛИЯ ИЗ КЛЕТКИ,
И В КОНЕЧНОМ ИТОГЕ
В СИСТЕМЕ
УСТАНАВЛИВАЕТСЯ
СТАЦИОНАРНОЕ
СОСТОЯНИЕ.
РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ В ЭТОМ СОСТОЯНИИ – ПП.

Слайд 11

СОЗДАНИЕ ПП
ЕЩЕ ОДНА ПРИЧИНА
ВОЗНИКНОВЕНИЯ В ПОКОЕ РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ
ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ:
ЭЛЕКТРОГЕННОСТЬ

КАЛИЙ-НАТРИЕВОГО НАСОСА
(выводится в сумме
заряд +3, вводится +2).

Таким образом, насос участвует в создании потенциала покоя двумя способами:
непосредственно создавая электрический потенциал;
опосредованно, через создание концентрационных
ионных градиентов.

Слайд 12

ВЫЧИСЛЕНИЕ ПП
С учетом только калиевой проницаемости –
по
УРАВНЕНИЮ
НЕРНСТА:
К+

Слайд 13

УРАВНЕНИЕ ГОЛЬДМАНА
Поток Na+ ВНУТРЬ КЛЕТКИ
⇓
УМЕНЬШЕНИЕ
МЕМБРАННОГО
ПОТЕНЦИАЛА
Поток Cl - ВНУТРЬ КЛЕТКИ
⇓
УВЕЛИЧЕНИЕ

МЕМБРАННОГО
ПОТЕНЦИАЛА

С УЧЕТОМ ДИФФУЗИИ ВСЕХ ТРЕХ ИОНОВ
(Na+, K+, Cl-)
и
в предположении
ОДНОРОДНОСТИ ЭП
ПО ВСЕЙ ТОЛЩИНЕ МЕМБРАНЫ
⇓
УРАВНЕНИЕ
ГОЛЬДМАНА

Слайд 14

УРАВНЕНИЕ ГОЛЬДМАНА

Слайд 15

3. ГЕНЕРАЦИЯ ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯ

Слайд 16

А) Условия возникновения ПД
Любой внешний или внутренний фактор, действующий на
систему и

изменяющий ее
состояние, - «раздражитель».
РАЗДРАЖИТЕЛЬ МИНИМАЛЬНОЙ СИЛЫ,
необходимой для ИНИЦИАЦИИ ПД, -
«ПОРОГОВЫЙ».

Раздражители большей силы – «надпороговые»,
меньшей силы – «подпороговые».
Пороговая сила раздражителя находится в обратной зависимости
от его длительности (в определенных пределах).

Слайд 17

Условия возникновения ПД
ПД ВОЗНИКАЕТ ЛИШЬ ПРИ ДЕЙСТВИИ РАЗДРАЖИТЕЛЯ
ДОСТАТОЧНОЙ СИЛЫ

И ДЛИТЕЛЬНОСТИ –
ПОРОГОВОГО
или
НАДПОРОГОВОГО.

«ПД» –
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ
ИМПУЛЬС
ХАРАКТЕРНОЙ
ФОРМЫ,
РАСПРОСТРАНЯ-
ЮЩИЙСЯ
ВДОЛЬ ВСЕЙ
МЕМБРАНЫ.

Слайд 18

Б) Фазы ПД
ПД СОСТОИТ ИЗ ДВУХ ОСНОВНЫХ ФАЗ:
ВОСХОДЯЩАЯ ФАЗА, или
ФАЗА

ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ,
и
НИСХОДЯЩАЯ ФАЗА, или
ФАЗА РЕПОЛЯРИЗАЦИИ.
ВОЗМОЖНО ТАКЖЕ НАЛИЧИЕ
ФАЗЫ ГИПЕРПОЛЯРИЗАЦИИ.

Слайд 19

Содержание фаз
ФАЗА ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ -
БЫСТРАЯ ПЕРЕЗАРЯДКА МЕМБРАНЫ:
ВНУТРИ «+», СНАРУЖИ «-».
ФАЗА РЕПОЛЯРИЗАЦИИ –

ВОЗВРАЩЕНИЕ ЗАРЯДА И ПОТЕНЦИАЛА МЕМБРАНЫ
К ИСХОДНОМУ УРОВНЮ
(ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПП).
ФАЗА ГИПЕРПОЛЯРИЗАЦИИ –
ВРЕМЕННОЕ ПРЕВЫШЕНИЕ УРОВНЯ ПОКОЯ,
ПРЕДШЕСТВУЮЩЕЕ ВОССТАНОВЛЕНИЮ ПП
(БОЛЬШИЙ «-» ВНУТРИ).

Слайд 20

АМПЛИТУДА ПД ЗАМЕТНО ПРЕВЫШАЕТ АМПЛИТУДУ ПП. –
ОВЕРШУТ («ПЕРЕЛЕТ»).

Слайд 21

В) МЕХАНИЗМ ГЕНЕРАЦИИ ПД
МЕМБРАННАЯ ТЕОРИЯ:
ПД – РЕЗУЛЬТАТ ИЗМЕНЕНИЯ
ИОННОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ

МЕМБРАНЫ.

ПРОНИЦАЕМОСТЬ МЕМБРАНЫ ДЛЯ
ИОНОВ НАТРИЯ ЕСТЬ ФУНКЦИЯ МЕМБРАННОГО ПОТЕНЦИАЛА :
МП ↓ ⇒
НАТРИЕВАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ ↑.

Слайд 22

ФАЗА ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ
ДЕЙСТВИЕ ПОРОГОВОГО РАЗДРАЖИТЕЛЯ
↓
Уменьшение МП до критической величины (критическая деполяризация)
↓
Резкое увеличение

натриевой проницаемости
↓
Усиленный приток натрия в клетку по градиенту
↓
Дальнейшая деполяризация мембраны
↓ П.О.С.
Перезарядка мембраны
(внутри плюс, снаружи минус)

Слайд 23

ФАЗА ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ
ПРОЦЕСС РАЗВИВАЕТСЯ
ПО МЕХАНИЗМУ
ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
(П.О.С.):
приток натрия в клетку все

более деполяри-зует мембрану, а это
приводит к еще большему росту натриевой проницаемости.

В КОНЕЧНОМ ИТОГЕ
ПРОИСХОДИТ ПЕРЕЗАРЯДКА МЕМБРАНЫ:
ее внутренняя поверхность приобретает положительный заряд, а наружная – отрицательный.
Иными словами, происходит
РЕВЕРСИЯ МЕМБРАННОГО
ПОТЕНЦИАЛА.

Слайд 24

ФАЗА ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ
PK : PNa : PCl
В СОСТОЯНИИ ПОКОЯ
1 : 0,04 :

0,45
НА ВЫСОТЕ ФАЗЫ ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ
1 : 20 : 0,45
В ПРОЦЕССЕ ФАЗЫ ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ ПРОНИЦАЕМОСТЬ МЕМБРАНЫ ДЛЯ ИОНОВ КАЛИЯ И ХЛОРА НЕ МЕНЯЕТСЯ, А ДЛЯ ИОНОВ НАТРИЯ УВЕЛИЧИВАЕТСЯ В 500 РАЗ.

Слайд 25

ФАЗА РЕПОЛЯРИЗАЦИИ
Когда «+» заряд на внутренней поверхно-сти мембраны
становится достаточен для

уравновешивания концентрационного градиента натрия,
усиленное поступление натрия в клетку прекращается. –
Наступает ФАЗА РЕПОЛЯРИЗАЦИИ.
Она начинается
с увеличения
проницаемости
мембраны
ДЛЯ ИОНОВ КАЛИЯ.

Слайд 26

УВЕЛИЧЕНИЕ проницаемости мембраны
ДЛЯ ИОНОВ КАЛИЯ
↓
Усиленный выход калия
из клетки по

градиенту
↓
Уменьшение «+» заряда
на внутренней поверхности мембраны,
обратное изменение МП
↓
УМЕНЬШЕНИЕ НАТРИЕВОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
↓
Уменьшение притока натрия в клетку
↓

Слайд 27

ФАЗА РЕПОЛЯРИЗАЦИИ
↓
Обратная перезарядка мембраны
↓
УМЕНЬШЕНИЕ калиевой проницаемости,
ЗАМЕДЛЕНИЕ оттока калия из клетки
Таким образом,

за фазу реполяризации происходят три последовательных изменения мембранной проницаемости:
увеличение для калия,
2) уменьшение для натрия,
3) уменьшение для калия.

Слайд 28

К КОНЦУ ФАЗЫ РЕПОЛЯРИЗАЦИИ
МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ
ВОЗВРАЩАЕТСЯ
К УРОВНЮ ПОКОЯ.
ОДНАКО
УРОВЕНЬ

ПОКОЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ
ДЛЯ НАТРИЯ И КАЛИЯ
МОЖЕТ ДОСТИГАТЬСЯ НЕОДНОВРЕМЕННО.
ЕСЛИ ПРОНИЦАЕМОСТЬ МЕМБРАНЫ ДЛЯ КАЛИЯ ЕЩЕ ПОВЫШЕНА,
А ДЛЯ НАТРИЯ УЖЕ ВЕРНУЛАСЬ К УРОВНЮ ПОКОЯ –
возникает фаза
ГИПЕРПОЛЯРИЗАЦИИ.

Слайд 29

Р Е З Ю М Е
ПД формируется двумя ионными потоками через

мембрану:
ПОТОК ИОНОВ НАТРИЯ ВНУТРЬ КЛЕТКИ ПРИВОДИТ К ПЕРЕЗАРЯДКЕ МЕМБРАНЫ,
ПОТОК ИОНОВ КАЛИЯ ИЗ КЛЕТКИ НАРУЖУ ОБУСЛОВЛИВАЕТ ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА ПОКОЯ.

ПОТОКИ ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО РАВНЫ ПО ВЕЛИЧИНЕ, НО СДВИНУТЫ ВО ВРЕМЕНИ.

Слайд 30

Уточнения
Диффузия ионов через клеточную мембрану в процессе генерации ПД осуществляется ПО

КАНАЛАМ. КАНАЛЫ ВЫСОКО СЕЛЕКТИВНЫ.
УВЕЛИЧЕНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ МЕМБРАНЫ ДЛЯ ДАННОГО ИОНА ОБЪЯСНЯЕТСЯ ОТКРЫТИЕМ
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ ДЛЯ ЭТОГО ИОНА.

При каждом акте генерации ПД клетка
ПРИОБРЕТАЕТ определенное количество НАТРИЯ
и ТЕРЯЕТ ТАКОЕ ЖЕ КОЛИЧЕСТВО КАЛИЯ.
НО ВЫРАВНИВАНИЯ
КОНЦЕНТРАЦИЙ ЭТИХ
ИОНОВ МЕЖДУ КЛЕТКОЙ И
СРЕДОЙ НЕ ПРОИСХОДИТ
БЛАГОДАРЯ РАБОТЕ
КАЛИЙ-НАТРИЕВОГО
НАСОСА.

Слайд 31

4. МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ БП
Метод ВНУТРИ-КЛЕТОЧНОГО ОТВЕДЕНИЯ
ФИКСАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
на

мембране.
3. ПЕРФУЗИЯ нервных волокон.

ВНУТРИКЛЕТОЧНОЕ ОТВЕДЕНИЕ

Слайд 32

ВНУТРИКЛЕТОЧНОЕ ОТВЕДЕНИЕ
ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПП
И РЕГИСТРАЦИИ ПД:
ОДИН ЭЛЕКТРОД – В
МЕЖКЛЕТОЧНОЙ ЖИДКОСТИ,
ДРУГОЙ

– МИКРОЭЛЕКТРОД –
В ЦИТОПЛАЗМЕ.
МЕЖДУ НИМИ –
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР.

ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПД
В ЭКСПЕРИМЕНТЕ:
СТИМУЛЯЦИЯ КЛЕТКИ НАДПОРОГОВЫМИ ТОКАМИ. –
ЕЩЕ ОДНА ПАРА ЭЛЕКТРОДОВ,
СВЯЗАННЫХ С ИСТОЧНИКОМ ПИТАНИЯ.
НА МИКРОЭЛЕКТРОДЕ «+»!

Слайд 33

ВНУТРИКЛЕТОЧНОЕ ОТВЕДЕНИЕ
МИКРОЭЛЕКТРОД –
«ПИПЕТКА», ЗАПОЛНЕННАЯ KCl,
КОНЧИК ОТТЯНУТ ДО ДИАМЕТРА В ДОЛИ

МИКРОНА.
ПРИ ВВЕДЕНИИ В КЛЕТКУ МЕМБРАНА ПЛОТНО ОХВАТЫВАЕТ ЕГО,
И ПОВРЕЖДЕНИЯ КЛЕТКИ ПРАКТИЧЕСКИ НЕ ПРОИСХОДИТ.

ДАННЫЕ ИЗМЕРЕНИЙ ПП
НЕКОТОРЫХ КЛЕТОК:
Nitella 120 мВ
Гигантский аксон кальмара
60 мВ
КЛЕТКИ МИОКАРДА ЧЕЛОВЕКА
90 мВ

Природа и механизмы генерации биопотенциалов

Содержание

1. ПОНЯТИЕ И ВИДЫ. ПРИРОДА БП БИОПОТЕНЦИАЛЫ – ЛЮБЫЕ РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПП и ПДПОТЕНЦИАЛ ПОКОЯ – ПОСТОЯННО СУЩЕСТВУЮЩАЯ в живой системе

ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ МЕДИЦИНЫТесная связь с метаболическими процессами ⇒ ПОКАЗАТЕЛЬ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

ПРИРОДА БИОПОТЕНЦИАЛОВ⇓БИОПОТЕНЦИАЛЫ – ИОННЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ преимущественно МЕМБРАННОЙ ПРИРОДЫ. В настоящее время

2. ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ПОКОЯ НАТРИЕВЫЙ НАСОС ↓ ↓КОНЦЕНТРА- КОНЦЕНТРА-ЦИОННЫЙ ЦИОННЫЙГРАДИЕНТ

СОЗДАНИЕ ППВ СОСТОЯНИИ ПОКОЯ КЛЕТКА ПРОНИЦАЕМА ГЛАВНЫМ ОБРАЗОМ для ИОНОВ КАЛИЯ.ИОНЫ

СОЗДАНИЕ ПП ИОНЫ НАТРИЯ проходят через мембрану, но проницаемость для них

СОЗДАНИЕ ППБлагодаря сильному оттоку калия из клеткиВНЕШНЯЯ ПОВЕРХНОСТЬ МЕМБРАНЫ ЗАРЯЖАЕТСЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНО,А

СОЗДАНИЕ ПП ЕЩЕ ОДНА ПРИЧИНА ВОЗНИКНОВЕНИЯ В ПОКОЕ РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ: ЭЛЕКТРОГЕННОСТЬ

ВЫЧИСЛЕНИЕ ППС учетом только калиевой проницаемости – по УРАВНЕНИЮ НЕРНСТА:К+

УРАВНЕНИЕ ГОЛЬДМАНАПоток Na+ ВНУТРЬ КЛЕТКИ⇓УМЕНЬШЕНИЕ МЕМБРАННОГО ПОТЕНЦИАЛАПоток Cl - ВНУТРЬ КЛЕТКИ⇓УВЕЛИЧЕНИЕ

УРАВНЕНИЕ ГОЛЬДМАНА

3. ГЕНЕРАЦИЯ ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯ

А) Условия возникновения ПД Любой внешний или внутренний фактор, действующий насистему и

Условия возникновения ПД ПД ВОЗНИКАЕТ ЛИШЬ ПРИ ДЕЙСТВИИ РАЗДРАЖИТЕЛЯ ДОСТАТОЧНОЙ СИЛЫ

Б) Фазы ПДПД СОСТОИТ ИЗ ДВУХ ОСНОВНЫХ ФАЗ:ВОСХОДЯЩАЯ ФАЗА, или ФАЗА

Содержание фазФАЗА ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ -БЫСТРАЯ ПЕРЕЗАРЯДКА МЕМБРАНЫ:ВНУТРИ «+», СНАРУЖИ «-».ФАЗА РЕПОЛЯРИЗАЦИИ –

АМПЛИТУДА ПД ЗАМЕТНО ПРЕВЫШАЕТ АМПЛИТУДУ ПП. – ОВЕРШУТ («ПЕРЕЛЕТ»).

В) МЕХАНИЗМ ГЕНЕРАЦИИ ПД МЕМБРАННАЯ ТЕОРИЯ:ПД – РЕЗУЛЬТАТ ИЗМЕНЕНИЯ ИОННОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ

ФАЗА ДЕПОЛЯРИЗАЦИИДЕЙСТВИЕ ПОРОГОВОГО РАЗДРАЖИТЕЛЯ↓Уменьшение МП до критической величины (критическая деполяризация)↓Резкое увеличение

ФАЗА ДЕПОЛЯРИЗАЦИИПРОЦЕСС РАЗВИВАЕТСЯ ПО МЕХАНИЗМУПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ(П.О.С.):приток натрия в клетку все

ФАЗА ДЕПОЛЯРИЗАЦИИPK : PNa : PClВ СОСТОЯНИИ ПОКОЯ1 : 0,04 :

ФАЗА РЕПОЛЯРИЗАЦИИКогда «+» заряд на внутренней поверхно-сти мембраны становится достаточен для

УВЕЛИЧЕНИЕ проницаемости мембраны ДЛЯ ИОНОВ КАЛИЯ↓Усиленный выход калия из клетки по

ФАЗА РЕПОЛЯРИЗАЦИИ↓Обратная перезарядка мембраны↓УМЕНЬШЕНИЕ калиевой проницаемости,ЗАМЕДЛЕНИЕ оттока калия из клеткиТаким образом,

К КОНЦУ ФАЗЫ РЕПОЛЯРИЗАЦИИ МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛВОЗВРАЩАЕТСЯ К УРОВНЮ ПОКОЯ. ОДНАКО УРОВЕНЬ

Р Е З Ю М ЕПД формируется двумя ионными потоками через

УточненияДиффузия ионов через клеточную мембрану в процессе генерации ПД осуществляется ПО

4. МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ БПМетод ВНУТРИ-КЛЕТОЧНОГО ОТВЕДЕНИЯФИКСАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЯ на

ВНУТРИКЛЕТОЧНОЕ ОТВЕДЕНИЕДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПП И РЕГИСТРАЦИИ ПД:ОДИН ЭЛЕКТРОД – ВМЕЖКЛЕТОЧНОЙ ЖИДКОСТИ,ДРУГОЙ

ВНУТРИКЛЕТОЧНОЕ ОТВЕДЕНИЕМИКРОЭЛЕКТРОД – «ПИПЕТКА», ЗАПОЛНЕННАЯ KCl,КОНЧИК ОТТЯНУТ ДО ДИАМЕТРА В ДОЛИ

Похожие презентации