Биопотенциалы
Биопотенциал – это разность потенциалов, возникающая между двумя точками внутренней среды организма мембрана аксоплазма внешняя среда + K+ + + - + Na+ + + + Электрохимический потенциал
Условие равновесия по обе стороны мембраны: Уравнение Нернста
1. Модель Бернштейна: потенциал образуется только за счет транспорта ионов К+ 2. Равновесный мембранный потенциал: на мембране устанавливается равновесие как за счет транспорта ионов K+ и Сl+, так и за счет невозможности переноса через мембрану крупных органических молекул с ненулевым зарядом
3. Модель Ходжкина-Хаксли: потенциал образуется за счет транспорта ионов K+, Na+, Cl-. Решающим фактором оказывается не равновесие ионов, а стационарность потока ионов, т. е неизменность суммарного потока во времени мембрана аксоплазма + + K+ + – внешняя среда + Na+ + + – Сl- - – + + – +
На мембране образуется потенциал покоя, варьирующийся в зависимости от вида клеток, от 40 до 200 м. В.
Потенциал действия
дендриты Структура тело нейрона аксон «принятие решения» Нервная система – 2 -я система регулирования и связи Как сигналы передаются по нервной системе? синаптический терминал Структура динамического нейрона
1704 год. И. Ньютон: «…вибрации эфира, возникающие в мозгу усилием воли, могли бы распространяться оттуда по твердым, прозрачным и однородным капиллярам нервов в мышцы, заставляя их сокращаться или расслабляться. » М. Ломоносов: «…происходит течение весьма тонкой нервной жидкости. » 1850 год. Г. Гельмгольц: измерение скорости распространения возбуждения по нервному волокну. ~ 100 м/с 1963 год. А. Ходжкин, Э. Хаксли. Нобелевская премия за открытие механизмов проведения нервного импульса. 50 -е годы XX века.
Возникновение потенциала покоя на мембране мембрана аксоплазма внешняя среда + K+ + + - + Na+ + + +
Локальный процесс 1 этап Калиевые каналы закрыты. Через натриевые каналы ионы натрия переходят в аксон, вызывая смену знака заряда на внутренней стороне мембраны - деполяризация мембрана аксоплазма Na+ + + + K+ + внешняя среда + - + - + - + +
Overshoot инерционность процесса "Все или ничего" - защитный механизм
2 этап: ионные каналы по Na+ перекрываются деформацией. Ионы К+ начинают выходить из аксоплазмы, восстанавливая исходный отрицательный уровень ~ -70 м. В - реполяризация мембрана аксоплазма внешняя среда - Na+ + - + + + + + - K+ + +
реполяризация В реальных условиях ПД достигает уровня ПП экспоненциальным затуханием
Следовые потенциалы – следовая деполяризация и следовая гиперполяризация – подобны по сути и форме затуханию колебаний маятника, и обусловлены инерционным характером работы ионных каналов
мембрана аксоплазма внешняя среда - + + + - + + K+ - + + + Na+ + + + + Рефрактерность – свойство среды в течении некоторого времени принципиально не переходить в состояние возбуждения.
Распространение потенциала действия + – 1. Деполяризация мембраны в точке 0. 2. В аксоплазме возникает ток ia 3. Потенциал на мембране уменьшается 4. Если V > Vпор, то в данной точке возникает новый ПД
jm
Зависимость потенциала от времени в данной точке jm Ia r dx
Зависимость потенциала от координаты в данный момент времени
Телеграфное уравнение
Рассмотрим стационарный режим, Введем обозначение Тогда
Решение данного уравнения: V V 0 x Величина носит название константы длины нервного волокна Скорость проведения нервного импульса тем выше, чем больше, при прочих равных условиях, величина
1. Безмиелиновые волокна. Увеличение радиуса r 2. Миелиновые волокна. Увеличение удельного сопротивления мембраны m и L шванновские клетки 1. Экономия энергии, т. к. возбуждаются только короткие участки аксона. 2. Высокая скорость проведения ~ до 120 м/с аксон перехват Ранвье аксон миелин
Скачать презентацию Биопотенциалы Биопотенциал это разность потенциалов возникающая
Лекция_биофизика.ppt