Головна
Cоціологія || Гуманітарні науки || Мистецтво та мистецтвознавство || Історія || Медицина || Науки про Землю || Політологія || Право || Психологія || Навчальний процес || Філософія || Езотерика || Екологія || Економіка || Мови та мовознавство
ГоловнаМедицина → Нервова система: анатомія, фізіологія, Нейрофармакология
««   ЗМІСТ   »»

ПОТЕНЦІАЛ ДІЇ. ІОННІ НАСОСИ

Другим властивістю збудливих клітин є їх здатність генерувати потенціал дії. Що це таке? Якщо возбудимую клітку дратувати з достатньою силою, наприклад, електричним струмом, то вона перейде в стан фізіологічної активності: в ній виникне ПД.

У спокої клітка поляризована, так як зсередини заряджена негативно. ПД полягає в тому, що на кілька миттєвостей клітина деполяризуется. Заряд всередині клітини стане таким же, як зовні, і навіть на якусь мить всередині буде більше позитивних зарядів, ніж зовні клітини, т. Е.

буде спостерігатися так званий овершут (від англ, overshoot - перевищення) (рис. 8.4).

потенціал дії

Мал. 8.4. потенціал дії

Для того щоб порушити нейрон, т. Е. Змусити його генерувати ПД, необхідно якимось чином дратувати цей нейрон. В організмі нейрони «спілкуються» електричними імпульсами, що зручно і для експерименту. Хоча дотик навіть найтоншого волокна до клітки - механічному рецептора - також викличе в ній генерацію ПД.

Якщо подавати на клітку слабкі електричні сигнали, не сильно зрушують 1111 до нуля (т. Е. Деполярізующіе мембрану), то клітина не порушується, але якщо величина роздратування досягне 20-25 мВ і 1111 зсувається до приблизно - 50 мВ, то мембрана клітини реагує миттєвої деполяризацией до нуля і навіть генерацією овершута (рис. 8.5).

Це явище і отримало назву «потенціал дії». Амплітуда ПД може значно перевищувати амплітуду дратівної сигналу, досягаючи 100-120 мВ. У різних збудливих клітин ПД буває різної тривалості: в нервовій клітині - 1 мс, в волокні поперечно-смугастої м'язи - 10 мс, а в волокні серцевого м'яза - 200 мс.

Висхідна фаза, т. Е. Фаза лавиноподібний деполяризації, триває близько 0,5 мс. Амплітуда овершута у різних клітин досягає 30-50 мВ. Після ПД можуть розвиватися більш тривалі стадії слідової гіперполяризації або деполяризації, які переважно мають невелику амплітуду. Форма і амплітуда ПД стабільні в кожному конкретному нейроне і не залежать від сили запускає стимулу, розвиток ПД нейрона відбувається за принципом «все або нічого».

Рівень потенціалу, при якому деполяризація мембрани призводить до запуску ПД, називається порогом ПД.

Розвиток потенціалу дії при подразненні нейрона збільшуються за амплітудою електричними стимулами

Мал. 8.5. Розвиток потенціалу дії при подразненні нейрона збільшуються за амплітудою електричними стимулами

Які ж хімічні і фізичні процеси, що відбуваються на мембрані збудливою клітини, можуть пояснити форму, величину і тривалість ПД? Бернштейн припустив, що під час збудження мембрана клітини стає проникною для всіх заряджених частинок - іонів. тоді До+ по градієнту концентрації так і буде проходити в клітку (як в стані спокою), a Na+ і С1 ~, зміст яких в міжклітинної рідини у багато разів більше, ніж в цитоплазмі, почнуть кожен за своїм виглядом каналів надходити в клітину у великих кількостях. В результаті цього концентрація заряджених частинок (іонів) по обидві сторони мембрани вирівнюється, і різниця потенціалів поза і всередині клітини на якісь миті зникне, т. Е. Стане дорівнює нулю.

Підтвердити цю гіпотезу експериментально Бернштейн не встиг. Довести, що опір мембрани клітини в момент порушення різко знижується і завдяки цьому через неї проходять іони, змогли в 1938 р американці КЕІ Коул і Ховард Кертіс. Оригінальний обраний цими вченими об'єкт дослідження. Замість нервової або м'язової клітини вони взяли гігантську клітину водорості. Водорості називається Нітелла, і її клітини мають гігантські розміри, що дуже зручно для дослідів. На цьому об'єкті Коул і Кертіс зареєстрували зниження опору мембрани в 200 разів в момент порушення. Через рік досліди цих же вчених на гігантському нервовому волокні кальмара підтвердили отриманий раніше результат. Однак в гіпотезі Бернштейна було слабке місце: якби в момент порушення мембрана стала проникною для всіх іонів, то потенціал на мембрані дорівнював би нулю, а в експерименті спостерігається овершут, т. Е. Заряд в клітці стає рівним приблизно +40 мВ.

Звідки ж береться цей «надлишковий» позитивний заряд в клітці в місці її порушення? Па це питання змогли відповісти майбутні Нобелівські лауреати - англійці Алан Ходжкин і Ендрю Хакслі. Вони змогли довести, що в момент порушення різко підвищується проникність мембрани клітини для іонів натрію. Так як іонів натрію набагато більше в середовищі, що оточує клітину, в цей момент вони спрямовуються всередину і створюють в клітці надлишок позитивних зарядів. Так і виходить овершут. Але ПД триває всього 1-2 мс, потім проникність мембрани для іонів натрію різко падає; на деякий час значно зростає проникність мембрани для іонів калію, яка і так була значною. Калій виходить з клітки, в результаті чого мембрана клітини реполярізу- ється і відновлюється ГТП, рівний -70 мВ (рис. 8.6).

Динаміка трансмембранних іонних струмів при розвитку потенціалу дії

Мал. 8.6. Динаміка трансмембранних іонних струмів при розвитку потенціалу дії

іонів всередині і зовні клітини, переносячи іони через мембрану проти градієнта концентрації, т. е. звідти, де цих іонів менше, туди, де їх більше. Для нормального підтримання ПП і забезпечення ПД найбільш важливим насосом є Nab/ K "АТФ-аза. Це велика білкова молекула, вбудована в зовнішню мембрану клітин (рис. 8.7).

Схема роботи № / К-АТФ-ази по перенесенню іонів Na і К через мембрану

Мал. 8.7. Схема роботи №+/ К+-АТФ-ази по перенесенню іонів Na+ і К+ через мембрану

Під час роботи молекула-насос захоплює в цитоплазмі клітини три іона Na+ і одну молекулу АТФ. Молекула АТФ розпадається, виділяючи енергію. За рахунок цієї енергії просторова конформація, т. Е. Форма молекули-насоса, змінюється, і три іона натрію виносяться з клітини в навколишній її простір. В цю мить молекула-насос захоплює в міжклітинному середовищі два іона К+, і конформація її змінюється таким чином, що калій вноситься в цитоплазму клітини. Тепер насос готовий знову захопити натрій і АТФ і р д. В середньому одна молекула Иа+/ К+-АТФ-ази в секунду виносить з клітки 200 іонів Na+ і вносить 130 іонів К+. Якщо заблокувати розпад АТФ, т. Е. Позбавити клітку енергії, то робота насоса швидко припиняється, і клітина втрачає властивість збудливості. Підраховано, що на роботу насосів збудливі клітини витрачають близько 10-20% всієї своєї енергії. Блокада роботи іонних насосів дуже небезпечна. З цілого ряду рослин - наперстянки, конвалії - виділені отрути, які блокують Ка+/ К+-АТФ-азу людини. Ці отрути (дигітоніну, сапонін) назвали серцевимиглікозидами. При отруєнні ними страждають в першу чергу дуже інтенсивно працюють клітини серцевого м'яза. Здатність м'язи до скорочення знижується, серце б'ється рідше, а потім зупиняється. Але в малих дозах серцеві глікозиди виявляються цінними ліками при збудження серця.

На самих ранніх стадіях ембріонального розвитку людини мембрани людських клітин позбавлені іонних насосів, і тому ПП близький до нуля, а генерація ПД неможлива. І тільки після формування насосів виникає різниця в змісті Na+ і К+ всередині і зовні клітин, і, відповідно, виникає ПП.

  1. Проекційні зони кори - вікова фізіологія і психофізіологія
    Рухова область кори локалізована в прецентральной звивині (поля 4 і б по Бродману). Канадський нейрохірург американського походження У. Ленфільд (1950) під час нейрохірургічних операцій встановив наявність правильної просторової проекції соматичних м'язів різних відділів тіла на рухову область
  2. Проблема невагомості - фізіологія вищої нервової діяльності та сенсорних систем
    У загальних рисах йод невагомістю прийнято розуміти стан, при якому сила взаємодії тіла з опорою відсутній. Такий стан виникає під час космічних польотів або штучно моделюється на землі. Проблема невагомості полягає в тому, як людина адаптується до цього стану, що відбувається з його організмом
  3. Приватна фізіологія сенсорних систем, сомато-сенсорна система, периферичний відділ сомато-сенсорної системи - вікова анатомія і фізіологія в 2 Т. Т.1 організм людини, її регуляторні та інтеграційні системи
    Соматосенсорная система забезпечує тактильну, температурну і больову чутливість. До рецепторним утворенням соматосенсорної системи відносяться рецептори шкіри і слизових оболонок (Рис. 5.4, 5.5), що реагують на дотик, тиск, температуру і больовий стимул, а також пропріорецептори (Від лат
  4. Принципи складання оптимальних раціонів харчування - фізіологія харчування
    Як було показано раніше, якісний і кількісний склад харчових раціонів повинен забезпечити потребу організму у всіх необхідних для його життєдіяльності речовини. Так як характер обміну речовин у різних людей неоднаковий, при складанні харчових раціонів необхідно враховувати ступінь відповідності
  5. Принцип домінанти - вікова фізіологія і психофізіологія
    При об'єднанні кількох локальних мереж формуються нервові центри, які представляють собою комплекс елементів, необхідних і достатніх для здійснення певного рефлексу або більш складного поведінкового акту. Нервові центри, розташовані в різних відділах мозку, можуть кооперуватися в так звані
  6. Предетермінація цитоплазми, або власне цитоплазматичне спадкування - генетика
    Дуже часто спадкування через пластиди і мітохондрії, а також інші приклади нехромосомной успадкування об'єднують поняттям цитоплазматична спадковість. Вище показано, що всі випадки стабільного нехромосомной успадкування пов'язані з клітинними органелами, що містять ДНК в якості носія спадкової
  7. Позасудинні втручання - факультетська хірургія
    До позасудинним рентгенохірургічних втручань, які використовуються в сучасній клінічній практиці, можна віднести органне дренування, органне стентування і методи локального впливу. Найбільш широко застосовувана методика - черезшкірне дренування (стентування) жовчних проток (докладніше див
  8. Потреба і нормування жирів в харчуванні - фізіологія харчування
    Потреба в жирах в раціоні харчування залежить від віку, статі, характеру трудової діяльності людини, національних і кліматичних особливостей. Фізіологічна потреба в жирах - від 70 до 154 г на добу для чоловіків і від 60 до 102 г на добу для жінок. Фізіологічна потреба в жирах - для дітей до
© 2014-2021  ibib.ltd.ua