Потенциалы действия могут возникать только в возбудимых клетках. Потенциалом действия (ПД) называется электрический импульс, возникающий между внутренней и наружной сторонами мембраны и обусловленный изменением ионной проницаемости мембраны. В отличие от потенциала покоя во время развития ПД через мембрану и наружу, и внутрь её идут ионные протоки, сумма которых не равна нулю. ПД – это кратковременное изменение трансмембранного потенциала, которое длится 1- 3 мс в аксоне и 200-400 мс в кардиомиоците. Для клетки характерен так называемый запаздывающий потенциал, когда в течение некоторого времени на мембране существует двже меньший потенциал, чем потенциал покоя.Выделяют 2 фазы потенциала действия: 1) Фаза депорялизации мембраны – отрицательный заряд с внутренней стороны мембраны становится положительным, что соотвествует пику мембранного потенциала. 2_ Фаза реполяризации – калий проходит в соответствии с градиентом концентрации из клетки до тех пор, пока не восстановится первоначальный отрицательный заряд на мембране и мембранный потенциал не достигнет своего первоначального значения. В результате за пиком потенциала действия следует небольшой минимум (запаздывающий потенциал)
13, Ионные каналы в мембране. Ион-селективный канал. Ионные каналы имеют белковое происхождение. Они селективно (выборочно) пропускают ионы разного вида. Ион селективный канал состоит из следующих частей: Погруженной в бислой белковой части, имеющей субъединичное строение, селективного фильтра, образованного отрицательнозаряженными атомами кислорода, которые жестко расположены на определенном расстоянии друг от друга и пропускают ионы только определенного диаметра:воротной части. Ворота ионного канала управляются ммбранным потенциалом и могут находиться как в закрытом состоянии, так и в открытом. Нормальное положение – закрытое. Под действием электрического поля увеличивается вероятность открытого состояния, ворота открываются и поток гидратированных ионов получает воможность проходить сквозь селективный фильтр.Все каналы неазвисимо от их строения, назначения и выполняемых функций пропускают через себя только пассивные потоки ионов.
|
|
14, Метод фиксации потенциалов. Для изучения потенциалзависимых мембранных каналов применяется метод фиксации потенциала. В данном методе используют электронную систему с обратной связью, которая обеспечивает автоматическое поддержание мембранного потенциала. Разность потенциалов по разные стороны мембраны фиксируют на определенном уровне, при этом мембранный потенциал можно ступенчато изменят на строго определенную величину. Такой метод позволяет измерить ионные токи, протекающие сквозь мембрану через каналы, которые активируются при изменении потенциала. В соответствии с законом Ома, если напряжение на мембране постоянно, изменения тока однозначно связанные с изменениями проводимости. В свою очередь, мы можем фиксировать мембранный потенциал на разном уровне и измерять возникающие при этом токи. Если же использовать растворы с различенным ионным составом, и препараты, избирательно блокирующие тот или иной канал, то можно будет изучать поведение различных ионных каналов, через которые протекают измеряемые нами токи. Технически фиксация потенциала осуществляется следующим образом. При помощи усилителя-регулятора внутриклеточный потенциал сравнивают с управляющим потенциалом Любое отклонение мембранного потенциала от управляющего усиливается и на выходе усилителя возникает управляющий ток. Этот ток течет через электроды, расположенные по разные стороны мембраны в таком направлении, что мембранный потенциал вновь становится равным управляющему. Метод фиксации напряжения, или кламп метод, позволяет измерять ионный поток при перемещении иона по контролируемому градиенту электрохимического потенциала и получать информацию об электрической проводимости мембраны и её пассивной проницаемости в отношении интересующего нас иона. Этот метод используется для измерения вольт-амперных характеристик растительных клеток, что позволяет получить информацию о тонких механизмах функционирования различных систем мембранного транспорта.
|
|
15. Распространение нервного импульса вдоль аксона.
Если в каком-нибудь участке возбудимой мембраны сформировался потенциал действия, мембрана деполяризована, возбуждение распространяется на другие участки мембраны. И в аксоплазме, и в окружающем растворе возникают локальные токи: между участками поверхности мембраны с большим потенциалом (положительно заряженными) и участками с меньшим потенциалом (отрицательно заряженными).
Локальные токиобразуются и внутри аксона, и на наружной его поверхности. Локальные электрические токи приводят к повышению потенциала внутренней поверхности невозбужденного участка мембраны φвн и к понижению φнар наружного потенциала невозбужденного участка мембраны, оказавшегося по соседству с возбужденной зоной. Таким образом, отрицательный потенциал покоя φп уменьшается по абсолютной величине, то есть повышается. В областях, близких к возбужденному участку,φм повышается выше порогового значения. Под действием изменения мембранного потенциала открываются натриевые каналы и дальнейшее повышение происходит уже за счет потока ионов натрия через мембрану. Происходит деполяризация мембраны, развивается потенциал действия. Затем возбуждение передается дальше на покоящиеся участки мембраны. Возбуждение по миелинизированному волокну распространяется сальтаторно (скачкообразно) от одного перехвата Ранвье (участка, свободного от миелиновой оболочки) до другого. Нервные импульсы проводятся по аксонам в какой-то степени аналогично тому, как передаются электрические сигналы по кабельно-релейной линии. Электрический импульс передается без затухания за счет его усиления на промежуточных релейных станциях, роль которых в аксонах выполняют участки возбудимой мембраны, в которых генерируются потенциалы действия.
|
|