Мембранный потенциал(он же МП, он же ПП)

ПП и ПД

Моя любимая тема))))))

Сейчас сделаю так, что вы тоже ее полюбите. Погнали!

Критерии возбудимости ткани:

1. Пороговый потенциал- минимальная величина, на которую надо уменьшить ПП (увеличить заряд внутренней поверхности мембраны), чтобы вызвать ПД

2. Пороговая сила- наименьшая сила раздражителя, способная вызвать ПД при неограниченно длительном действии на ткань.

3. Пороговое время- минимальное время, в течение которого должен действовать на ткань раздражитель пороговой силы, чтобы вызвать ее возбуждение

4. Хронаксия- время, в течение которого сила тока, равная удвоенной пороговой силе вызывает ПД

5. Аккомодация- приспособление возбудимой ткани к неизменной (медленно нарастающей) силе раздражителя.

6. Лабильность- функциональная подвижность (максимальное кол-во ПД, которое может воспроизвести ткань в ед. времени.

Закон силы-длительности: Раздражающее действие постоянного тока зависит не только от его величины, но и от времени, в течение которого он действует. Чем больше сила раздражителя, тем меньше по времени он должен действовать, чтобы вызвать возбуждение

Когда в клетке возникает возбуждение, на её мембране меняется потенциал.

Биопотенциалы 3 видов (в зависимости от того, насколько сильно «разозлили» клетку:

 

1) Электротонический потенциал (пассивный ответ):

-активации потенциал-зависимых каналов не происходит

-возбудимость мембраны не меняется(К-евые каналы утечки и АТФазы работают как всегда, всякие механо- и хемо-управляемые каналы тоже работают

-НО: происходит перезарядка мембраны (перераспределение заряда). Благодаря этому мембрана поддерживает свой ТОНУС.

Медленная деполяризация (локальный активный ответ, он же ЛП)

-возникает в ответ на приличный такой стимул, но еще не достаточный, чтоб вызвать ПД (взрыв возмущения)

-открываются потенциалзависимые Na -евые каналы

-K-евые каналы утечки работают, АТФ-азы работают, всякие механо- и хемо-управляемые каналы работают.

ЛП способны к суммации и превращению в ПД (Если ЛП сильный, возникает несколько ПД (Величина раздражителя контролируется сначала величиной ЛП, а потом количеством ПД)

Свойства ЛП:

1. Осуществляют местную обработку информации

2. Подчиняются закону «силовых отношений»- чем сильнее раздражитель, тем больше величина сигнала.

3. Распространяются с затуханием (декрементом)

4. Возбудимы (можно вызвать новый ответ(ЛП), пока еще длится старый)

5. Способны к суммации силы и длительности всех действующих раздражителей

Потенциал действия(ПД)

ПД-это электротонический процесс быстрого колебания мембранного потенциала вследствие перемещения ионов в клетку и из клетки. (Ненаучным языком у клетки соотношение минусов на внутренней поверхности мембраны и плюсов на наружной меняется)

-Открываются потенциалзависимые Na-евые каналы

-Чуть позже потенциалзависимые К-евыеканалы

-Происходит изменение заряда на противоположный.

Свойства ПД:

1. Передают информацию на большие расстояния

2. Подчиняются закону «все или ничего» Характеризуется пороговым значением стимула(пока стимул меньшепорога, никакого ответа нет. Как только достигает порога, уже не важно равен он ему или намного сильнее. ПД все равно будет одинаков и его амплитуда всегда максимальна.

3. Распространяются без затухания(декремента)

4. Обладают рефрактерностью (не возбудимы). Нельзя вызвать новый ПД, пока длится старый.

5. Не суммируются. Каждый ПД возникает в клетке отдельно в ответ на свой раздражитель.

Перед тем, как рассмотреть замечательный и неповторимый ПД подробнее, разберем строение потенциалзависимых каналов.

(ВНИМАНИЕ! Слайд содержит дополнительную информацию, отсутствующую в учебнике).

Я снова позволила себе немного порисовать (художник от Бога) Ну красиво же?))

Сразу говорю, рассказывать преподам про заряды створок не надо. Но если вдруг проболтаетесь, не страшно, сошлитесь на профессора Дубынина из МГУ (думаю, глубокое уважение препода вам тогда обеспечено) Для подтверждения своих слов вставлю скрин из его лекции (НА ПОРОГОВЫЙ ПОТЕНЦИАЛ -50 внимание не обращать! На нашей кафедре шизы он= -60)

Это вам для понимания, почему они открываются и закрываются в зависимости от заряда на мембране. Мой рисунок- состояние каналов при ПП.

Погнали дальше. Сам ПД и его связь с возбудимостью.

Думаю, этот график отлично иллюстрирует физиологию ПД, но я поясню немного

1) МП(ПП)- клетка живет своей жизнью, работают каналы утечки, всякие хемо- и механо- управляемы каналы, АТФ-азы, разность потенциалов поддерживается на одном уровне. К-евые п/у каналы закрыты(положительная створка притягивается к отрицательной мембране), положительная m-створка тоже закрыта, отрицательная h-створка отталкивается от отрицательной мембраны. Она открыта. Возбудимость клетки 100%

2) Медленная деполяризация(локальный ответ). Стимул еще не достиг порогового значения, работают все те же каналы, что при ПП + открывается небольшое количество п/у Na -евых каналов (активационные m-створки) К-евые п/у каналы закрыты(они медленные, им надо подумать прежде, чем открыться). В клетку начинает заходить Na по концентрационному и электрическому градиенту (Na в клетке мало и заряд в клетке отрицательный, поэтому он бежит туда) Заряд на поверхности мембраны постепенно повышается (или Отрицательный понижается, как вам удобнее) в итоге из -80 он превращается в -60, так достигается пороговый потенциал, и запускается ПД. Возбудимость клетки повышенная (первичная экзальтация. Достаточно небольшого стимула)

3) Быстрая деполяризация(ПД). Срабатывает механизм положительной обратной связи (вход в клетку небольшого количества натрия вызывает вход еще большего количества натрия. Каналы утечки, хемо-механо- и т.д по- прежнему работают (плевать они хотели на ПД, они работают без выходных), АТФ-азы работают. Заряд внутренней поверхности мембраны становится все больше (+ растет), а снаружи все меньше (анионы притягиваются с наружной стороны к положительной изнутри мембране). Возбудить клетку невозможно (помните, ПД не суммируются) Фаза абсолютной рефрактерности

4) Постепенно заряд в клетке меняется на противоположный (внутри +, снаружи -) Это так называемый овершут(заряд внутренней мембраны +20). Отрицательная h-створка Na-канала закрывается (- стремится к + мембраны) (Преподам скажите, что просто закрывается, ахаха, не нарывайтесь). m- створка еще открыта.

5) Открываются створки K-евых каналов (АКТИВИРУЮТСЯ ЗАРЯДОМ +20 (помните, СТВОРКИ + (только это секрет, тсссс)) и из клетки начинает убегать K по электрическому градиенту (ну емае, там внутри все положительное, его достал блин этот Na, от хочет к -) Наступает фаза Реполяризации (клетка стремится вернуться в состояние покоя) Начинают закрываться m- створки Na-евых каналов(на внутренней мембране растет -, К убегает) Возбудить клетку можно только сверхсильным стимулом, фаза относительной рефрактерности

6) Следовая деполяризация. Начинают закрываться створки К-евых каналов(НО ЕЩЕ ОТКРЫТЫ!) К продолжает медленно выходить из клетки. Заряд мембраны возвращается к исходному, все створки Na-евых каналов закрыты. АТФ-азы и прочие каналы работают исправно ))Возбудимость клетки повышена, т.к. заряд на внутренней поверхности снова близок к пороговому, Вторичная экзальтация

7) Следовая гиперполяризация. К все еще убегает из клетки и поэтому заряд на внутренней поверхности мембраны становится сильно -, Внутренняя h-створка Na-евых каналов начинает открываться и возвращаться в нормальное положение. Субнормальная возбудимость (заряд отдаляется от порогового, тяжело возбудить)

8) ПП восстанавливается благодаря работе Na-K-АТФазы. Каналы находятся в своих исходных положениях.

Тетродотоксин (рыба ФУГУ)

2) Батрахотоксин (южноамериканские лягушки (слизь пятнистого древолаза))

БЛОКАТОРЫ К-евых каналов:

Тетраэтиламмоний

2) Ибериотоксин (яд скорпина)

БЛОКАТОРЫ Са-евых каналов:

Дигидропиридины и др.

Спасибо за внимание!

ПП и ПД

Моя любимая тема))))))

Сейчас сделаю так, что вы тоже ее полюбите. Погнали!

Мембранный потенциал(он же МП, он же ПП)

Я позволила себе немного порисовать, наслаждайтесь моим творением:

Так наша клеточка выглядит в покое.

1) Мембрана обладает избирательной проницаемостью для ионов(не все всех впускает и не всех выпускает)

2)Внутри клетки очень много связанных с анионами (Хлором, к примеру,) ионов К. А снаружи много Na, а К мало. Поэтому через К-евые каналы утечки по химическому и против электрического градиента из нее постоянно убегает К. А внутри остается много свободных анионов, которые распределяются по внутренней стороне мембраны. Они притягивают к себе находящиеся снаружи ионы К, которые «прилипают» к наружной поверхности мембраны (это создает разность потенциалов на внутренней и наружной стороне мембраны).

3) Т.к. К-евые каналы неуправляемые, есть риск, что весь калий убежит из клетки и больше не вернется. Тогда клетка погибнет. Поэтому в мембране есть специальные белки-насосы(Na-K-АТФазы, которые работают с затратой АТФ и возвращают в клетку К (За каждые 2 К, возвращенные в клетку они выбрасывают из нее 3 Na) АТФазы поддерживают градиент концентрации на одном уровне.

Конечно, в клетке есть и другие каналы, через которые гуляют туда-сюда другие ионы.

Ca в табличке, увы, нет. Но в клетке его ооочень мало (10^-8-10^-7 ммоль/л), а вне клетки 2ммоль/л

Благодаря сказанному выше клетка поддерживает свой ПП.

ПП- это, грубо говоря, разность потенциалов(зарядов) внутренней и наружной поверхности мембраны, взятая со знаком внутренней поверхности (Померили потенциал наружной поверхности- он оказался, например, +200 мВ, померили потенциал внутренней: 120 мВ. Вычли из первого второе, получили 80 (но мы же помним, что на внутренней поверхности у нас анионы, знак “-“, вот мы и ставим этот знак перед разностью: -80. Да ладно, так просто? Это конечно условное значение. На самом деле во всех клетках потенциал покоя разный, но в нашем вузе на кафедре шизы надо говорить так(по крайней мере Раевской).

ПП ВСЕГДА существует в клетке(исчезнет только когда она умрет) Тогда возникнет равновесный потенциал (концентрации всех ионов и заряды с наружной и внутренней стороны мембраны будут равны и ионы перестанут двигаться через мембрану) (вы же знаете, отсутствие изменений=деградация, а в случае клеки-смЭрть).

С ПП разобрались, поехали дальше.

Увы, нас редко оставляют в покое, вечно нас что-то раздражает, надо ехать в вуз, учить гисту к коллку или ПД к семинару у Раевской. Вот так живется и нашей клетке (я заметила, что все время в единственном числе говорю, будто мы одноклеточные, азхахаах). Кроме шуток:

Раздражители бывают по природе:

1) Физические (звуковые, механические)

2) Химические (щелочь, кислота)

3) Физико-химические (pH, осмотическое давление)

По действию на клетку:

1) Адекватные (клетка приспособлена к ним: нервный импульс, изменение давления)

2) Неадекватными (клетку жизнь к такому не готовила: Эл. Ток, удар…)

По месту действия:

1) Внешние

2) Внутренние

Все клетки нашего организма (все ткани) могут отвечать на внешние факторы изменением своего метаболизма (выполнять свои функции более или менее интенсивно, приспосабливаться). Это свойство называется «Раздражимость».

Но есть некоторые ткани(нервная, мышечная, всякие рецепторы), Которые не просто метаболизм меняют, они еще и возбуждаются(возмущенно и очень бурно реагируют на то, что их спокойной жизни помешали, прям как холерики (не в обиду, сама отчасти холерик)). В ответ на раздражимость они изменяют свой потенциал и проницаемость мембраны для ионов. Это свойство называется «Возбудимость».