Биоэлектрические явления в организме. (Лекция 9)

Сентябрь 15, 2022

Главная
Физика
Биоэлектрические явления в организме. (Лекция 9)

Содержание

2. План лекции Краткая характеристика биопотенциалов. Виды потенциалы. Доннановское равновесие, его значение. Уравнение Нернста для мембранного потенциала.
3. Генерация и распространение биоэлектрических потенциалов- важнейшее физическое явление в живых клетках и тканях, которое лежит в
4. Для возникновения биопотенциалов решающее значение имеют потенциалы, обусловленные несимметричным, неравномерным распределением ионов.
5. Электродный
6. Диффузионный потенциал возникает на границе раздела двух жидких сред в результате различной подвижности ионов. 0 1
7. Диффузионный потенциал находится из уравнения Гендерсона Где U – подвижность катионов V – подвижность анионов R
8. Мембранный потенциал возникает на границе раздела полупроницаемой мембраны, имеющей фиксированный отрицательный заряд – катионобменная мембрана. 0
9. Мембранный потенциал находится из уравнения Нернста Где R – универсальная газовая постоянная Т – абсолютная температура
10. Фазовые потенциалы возникают на границе раздела двух несмешивающихся фаз. нитробензол + + + + + +
11. Электродный потенциал возникает в результате диффузии ионов из электрода в раствор электролита. AgCl + + +
12. Уравнение электродного потенциала Где R – универсальная газовая постоянная Т – абсолютная температура n – валентность
13. Доннановское равновесие устанавливается между клетками и окружающей средой, если клеточная мембрана хорошо проницаема для неорганических ионов,
14. В основе вывода уравнения лежит условие электронейтральности, т.е. равенства суммарной концентрации анионов Cl- и катионов К+
15. В 1902 году Бернштейном была выдвинута мембранная теория биопотенциалов. В 50-60-х годах была развита и экспериментально
16. Сущность мембранной теории биопотенциалов Потенциал покоя и потенциал действия является по своей природе мембранными потенциалами, обусловленными
17. Регистрация биопотенциалов при помощи микроэлектродного метода Стеклянный микроэлектрод Схема регистрации мембранного потенциала
18. Мембранным потенциалом называется разность потенциалов между внутренней и наружной поверхностями мембраны.
19. Потенциал покоя – стационарная разность электрических потенциалов, регистрируемых между внутренней и наружной поверхностями мембраны в невозбужденном
20. Потенциал покоя
21. Потенциал покоя
22. Уравнение Нернста для потенциала покоя
23. Уравнение Гольдмана для потенциала покоя
24. Отношение коэффициентов проницаемости для состояния покоя PК : РNa : PCl = 1 : 0,04 :
25. С учетом работы электрогенных ионных насосов для мембранного потенциала было получено уравнение Томаса (1972 г.) Где
26. Физическая характеристика ионных каналов выражается в следующих свойствах: Селективность Независимость работы отдельных каналов Дискретный характер проводимости
27. Селективность Селективностью называют способность ионных каналов избира- тельно пропускать ионы какого- либо одного типа. Ионные каналы
28. Независимость работы отдельных каналов Прохождение тока через отдельный ионный канал не зависит от того, идет ли
29. Дискретный характер проводимости Проводимость ионного канала дискретна и он может находится в двух состояниях: открытом и
30. Зависимость параметров каналов от мембранного потенциала Ионные каналы нервных волокон чувствительны к мембранному потенциалу, например К+-каналы
31. Зависимость параметров каналов от мембранного потенциала При изменении мембранного потенциала меняется величина действующей на него силы,
32. Схема строения натриевого ионного канала мембраны в разрезе натриевый канал Грамицидин Грамицидин
33. Потенциалом действия называется электрический импульс, обусловленный изменением ионной проницаемости мембраны и связанный с распространением по нервам
34. Возбудимость – это способность клеток к быстрому ответу на раздражение, проявляющемуся через совокупность физических, физико-химических процессов
35. Потенциал действия
36. Физический механизм деполяризации Увеличение проницаемости для Na+ Вход Na+ в клетку Деполяризация мембраны
37. Отношение коэффициентов проницаемости ионов для фазы деполяризации PК : РNa : PCl = 1 : 20
38. Потенциал действия
39. Физический механизм реполяризации Выход К+ в среду Уменьшение потока Na+ в клетку Реполяризация мембраны
40. Формирование потенциала действия обусловлено двумя ионными потоками через мембрану: поток ионов натрия внутрь клетки приводит к
41. МЕХАНИЗМ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯ Е1 – потенциал покоя Е2 – мембранный потенциал при возбуждении Е3 –
42. Уравнение Нернста для потенциала действия
44. Скачать презентацию

Слайд 2

План лекции
Краткая характеристика биопотенциалов.
Виды потенциалы.
Доннановское равновесие, его значение.
Уравнение Нернста для

мембранного потенциала.
Особенности ионной проницаемости клеточной мембраны.
Уравнение Гольдмана. Уравнение Томаса.
Физическая характеристика ионных каналов.
Потенциал покоя и потенциал действия.
Физический механизм деполяризации и реполяризации мембраны.
Уравнение Нернста и Ходжкина-Хаксли для потенциала действия.

Слайд 3

Генерация и распространение биоэлектрических потенциалов- важнейшее физическое явление в живых клетках

и тканях, которое лежит в основе возбудимости клеток, регуляции внутриклеточных процессов, работы нервной системы, регуляции мышечного сокращения.

Слайд 4

Для возникновения биопотенциалов решающее значение имеют потенциалы, обусловленные несимметричным, неравномерным распределением

ионов.

Слайд 5

Электродный

Слайд 6

Диффузионный потенциал возникает на границе раздела двух жидких сред в результате

различной подвижности ионов.

HCl

Слайд 7

Диффузионный потенциал находится из уравнения Гендерсона
Где
U – подвижность катионов
V –

подвижность анионов
R – универсальная газовая постоянная
Т – абсолютная температура
n – валентность
F – число Фарадея
а1 – активность ионов в области, откуда идет диффузия
а2 – активность ионов в области, куда идет диффузия

Слайд 8

Мембранный потенциал возникает на границе раздела полупроницаемой мембраны, имеющей фиксированный отрицательный

заряд – катионобменная мембрана.

HCl

Слайд 9

Мембранный потенциал находится из уравнения Нернста
Где
R – универсальная газовая постоянная
Т –

абсолютная температура
n – валентность
F – число Фарадея
а1 – активность ионов в области, откуда идет диффузия
а2 – активность ионов в области, куда идет диффузия

Слайд 10

Фазовые потенциалы возникают на границе раздела двух несмешивающихся фаз.
нитробензол
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-

Слайд 11

Электродный потенциал возникает в результате диффузии ионов из электрода в раствор

электролита.

AgCl

Слайд 12

Уравнение электродного потенциала
Где
R – универсальная газовая постоянная
Т – абсолютная температура
n –

валентность
F – число Фарадея
К – константа, которая определяется природой вещества и концентрацией раствора
Сх – концентрация ионов в электроде
Ср-ра - концентрация ионов в растворе электролита

Слайд 13

Доннановское равновесие устанавливается между клетками и окружающей средой, если клеточная

мембрана хорошо проницаема для неорганических ионов, но непроницаема для белков, нуклеиновых кислот и других крупных органических молекул. Доннановское равновесие наиболее характерно для мертвых клеток или для клеток с ослабленным метаболизмом.

Слайд 14

В основе вывода уравнения лежит условие электронейтральности, т.е. равенства суммарной

концентрации анионов Cl- и катионов К+ как внутри клетки:
так и снаружи:
тогда
В клетках распределение хлора обеспечивается равновесием Доннана.

Вывод уравнения Доннана

Слайд 15

В 1902 году Бернштейном была выдвинута мембранная теория биопотенциалов. В 50-60-х

годах была развита и экспериментально доказана А. Ходжкиным и А. Ф. Хаксли.

Слайд 16

Сущность мембранной теории биопотенциалов
Потенциал покоя и потенциал действия является по

своей природе мембранными потенциалами, обусловленными полупроницаемыми свойствами клеточной мембраны и неравномерным распределением ионов между клеткой и средой, которое поддерживается механизмами активного транспорта, локализованные в самой мембране.

Слайд 17

Регистрация биопотенциалов при помощи микроэлектродного метода
Стеклянный микроэлектрод
Схема регистрации мембранного потенциала

Слайд 18

Мембранным потенциалом называется разность потенциалов между внутренней и наружной поверхностями мембраны.

Слайд 19

Потенциал покоя – стационарная разность электрических потенциалов, регистрируемых между внутренней и

наружной поверхностями мембраны в невозбужденном состоянии.

Слайд 20

Потенциал покоя

Слайд 21

Потенциал покоя

Слайд 22

Уравнение Нернста для потенциала покоя

Слайд 23

Уравнение Гольдмана для потенциала покоя

Слайд 24

Отношение коэффициентов проницаемости для состояния покоя
PК : РNa : PCl =

1 : 0,04 : 0,45

Слайд 25

С учетом работы электрогенных ионных насосов для мембранного потенциала было получено

уравнение Томаса (1972 г.)

Где m =3/2 - отношение количества ионов натрия к количеству ионов калия, перекачиваемых Na+ - K+-насосом.

Слайд 26

Физическая характеристика ионных каналов выражается в следующих свойствах:
Селективность
Независимость работы отдельных каналов
Дискретный

характер проводимости
Зависимость параметров каналов от мембранного потенциала

Слайд 27

Селективность
Селективностью называют
способность ионных каналов избира-
тельно пропускать ионы какого-
либо одного

типа.
Ионные каналы обладают
Абсолютной селективностью по
отношению к катионам либо к
анионам, т.е. пропускает ионы
одного вида.

Слайд 28

Независимость работы отдельных каналов
Прохождение тока через отдельный
ионный канал не зависит

от того, идет ли
Ток ионов через другие каналы.
Например, К+-каналы могут быть
включены или выключены, но ток через
Na+-каналы не меняется. Изменение
проницаемости ионных каналов меняет
мембранный потенциал.

Слайд 29

Дискретный характер проводимости
Проводимость ионного канала дискретна и он может находится

в двух состояниях: открытом и закрытом. Переходы между этими состояниями происходят в случайные моменты времени и подчиняются статистическим закономерностям. Сдвиг мембранного потенциала выше порогового значения увеличивает вероятность открытия каналов, т.е. идет процесс их активации.

Слайд 30

Зависимость параметров каналов от мембранного потенциала
Ионные каналы нервных волокон чувствительны

к мембранному потенциалу, например К+-каналы и Na+-каналы. Это проявляется в том, что после начала деполяризации мембраны соответствующие токи начинают изменяться с той или иной кинетикой. Ион-селективный канал имеет сенсор, чувствительный к действию электрического поля.

Слайд 31

Зависимость параметров каналов от мембранного потенциала
При изменении мембранного потенциала меняется

величина действующей на него силы, в результате эта часть ионного канала перемещается и меняет вероятность открывания и закрывания ворот.
При деполяризации мембраны увеличивается вероятность перехода
натриевого канала в проводящее состояние и открытие большего числа каналов.

Слайд 32

Схема строения натриевого ионного канала мембраны в разрезе натриевый канал
Грамицидин
Грамицидин

Слайд 33

Потенциалом действия называется электрический импульс, обусловленный изменением ионной проницаемости мембраны и

связанный с распространением по нервам и мышцам волны возбуждения.

Слайд 34

Возбудимость – это способность клеток к быстрому ответу на раздражение, проявляющемуся

через совокупность физических, физико-химических процессов и функциональных изменений. Обязательным признаком возбуждения является изменение электрического состояния клеточной мембраны.

Слайд 35

Потенциал действия

Слайд 36

Физический механизм деполяризации

Увеличение
проницаемости
для Na+
Вход
Na+ в
клетку
Деполяризация

мембраны

Слайд 37

Отношение коэффициентов проницаемости ионов для фазы деполяризации
PК : РNa : PCl

= 1 : 20 : 0,45

Слайд 38

Потенциал действия

Слайд 39

Физический механизм реполяризации
Выход
К+ в
среду
Уменьшение
потока Na+
в клетку
Реполяризация
мембраны

Слайд 40

Формирование потенциала действия обусловлено двумя ионными потоками через мембрану: поток ионов

натрия внутрь клетки приводит к перезарядке мембраны, а противоположно направленный поток ионов калия обуславливает восстановление исходного потенциала покоя.

Слайд 41

МЕХАНИЗМ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯ
Е1 – потенциал покоя
Е2 – мембранный потенциал при

возбуждении
Е3 – потенциал действия

Слайд 42

Биоэлектрические явления в организме. (Лекция 9)

Содержание

План лекцииКраткая характеристика биопотенциалов.Виды потенциалы.Доннановское равновесие, его значение. Уравнение Нернста для

Генерация и распространение биоэлектрических потенциалов- важнейшее физическое явление в живых клетках

Для возникновения биопотенциалов решающее значение имеют потенциалы, обусловленные несимметричным, неравномерным распределением

Электродный

Диффузионный потенциал возникает на границе раздела двух жидких сред в результате

Диффузионный потенциал находится из уравнения ГендерсонаГдеU – подвижность катионовV –

Мембранный потенциал возникает на границе раздела полупроницаемой мембраны, имеющей фиксированный отрицательный

Мембранный потенциал находится из уравнения НернстаГдеR – универсальная газовая постояннаяТ –

Фазовые потенциалы возникают на границе раздела двух несмешивающихся фаз.нитробензол+++++++++++++++--------------

Электродный потенциал возникает в результате диффузии ионов из электрода в раствор

Уравнение электродного потенциалаГдеR – универсальная газовая постояннаяТ – абсолютная температураn –

Доннановское равновесие устанавливается между клетками и окружающей средой, если клеточная

В основе вывода уравнения лежит условие электронейтральности, т.е. равенства суммарной

В 1902 году Бернштейном была выдвинута мембранная теория биопотенциалов. В 50-60-х

Сущность мембранной теории биопотенциалов Потенциал покоя и потенциал действия является по

Регистрация биопотенциалов при помощи микроэлектродного методаСтеклянный микроэлектродСхема регистрации мембранного потенциала

Мембранным потенциалом называется разность потенциалов между внутренней и наружной поверхностями мембраны.

Потенциал покоя – стационарная разность электрических потенциалов, регистрируемых между внутренней и

Потенциал покоя

Потенциал покоя

Уравнение Нернста для потенциала покоя

Уравнение Гольдмана для потенциала покоя

Отношение коэффициентов проницаемости для состояния покояPК : РNa : PCl =

С учетом работы электрогенных ионных насосов для мембранного потенциала было получено

Физическая характеристика ионных каналов выражается в следующих свойствах:СелективностьНезависимость работы отдельных каналовДискретный

Селективность Селективностью называют способность ионных каналов избира-тельно пропускать ионы какого-либо одного

Независимость работы отдельных каналов Прохождение тока через отдельныйионный канал не зависит

Дискретный характер проводимости Проводимость ионного канала дискретна и он может находится

Зависимость параметров каналов от мембранного потенциала Ионные каналы нервных волокон чувствительны

Зависимость параметров каналов от мембранного потенциала При изменении мембранного потенциала меняется

Схема строения натриевого ионного канала мембраны в разрезе натриевый каналГрамицидинГрамицидин

Потенциалом действия называется электрический импульс, обусловленный изменением ионной проницаемости мембраны и

Возбудимость – это способность клеток к быстрому ответу на раздражение, проявляющемуся

Потенциал действия

Физический механизм деполяризации Увеличениепроницаемости для Na+Вход Na+ в клеткуДеполяризация

Отношение коэффициентов проницаемости ионов для фазы деполяризацииPК : РNa : PCl

Потенциал действия

Физический механизм реполяризацииВыход К+ в средуУменьшениепотока Na+ в клеткуРеполяризация мембраны

Формирование потенциала действия обусловлено двумя ионными потоками через мембрану: поток ионов

МЕХАНИЗМ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯЕ1 – потенциал покояЕ2 – мембранный потенциал при

Уравнение Нернста для потенциала действия

Похожие презентации

План лекции
Краткая характеристика биопотенциалов.
Виды потенциалы.
Доннановское равновесие, его значение.
Уравнение Нернста для

Диффузионный потенциал находится из уравнения Гендерсона
Где
U – подвижность катионов
V –

Мембранный потенциал находится из уравнения Нернста
Где
R – универсальная газовая постоянная
Т –

Фазовые потенциалы возникают на границе раздела двух несмешивающихся фаз.
нитробензол
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-

Уравнение электродного потенциала
Где
R – универсальная газовая постоянная
Т – абсолютная температура
n –

Сущность мембранной теории биопотенциалов
Потенциал покоя и потенциал действия является по

Регистрация биопотенциалов при помощи микроэлектродного метода
Стеклянный микроэлектрод
Схема регистрации мембранного потенциала

Отношение коэффициентов проницаемости для состояния покоя
PК : РNa : PCl =

Физическая характеристика ионных каналов выражается в следующих свойствах:
Селективность
Независимость работы отдельных каналов
Дискретный

Селективность
Селективностью называют
способность ионных каналов избира-
тельно пропускать ионы какого-
либо одного

Независимость работы отдельных каналов
Прохождение тока через отдельный
ионный канал не зависит

Дискретный характер проводимости
Проводимость ионного канала дискретна и он может находится

Зависимость параметров каналов от мембранного потенциала
Ионные каналы нервных волокон чувствительны

Зависимость параметров каналов от мембранного потенциала
При изменении мембранного потенциала меняется

Схема строения натриевого ионного канала мембраны в разрезе натриевый канал
Грамицидин
Грамицидин

Физический механизм деполяризации

Увеличение
проницаемости
для Na+
Вход
Na+ в
клетку
Деполяризация

Отношение коэффициентов проницаемости ионов для фазы деполяризации
PК : РNa : PCl

Физический механизм реполяризации
Выход
К+ в
среду
Уменьшение
потока Na+
в клетку
Реполяризация
мембраны

МЕХАНИЗМ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯ
Е1 – потенциал покоя
Е2 – мембранный потенциал при