Возбудимость и возбуждение n 1 2 3

Возбудимость и возбуждение n 1. 2. 3. ? Что такое возбудимость Какие клетки являются возбудимыми Каким образом возбудимая клетка переходит из состояния покоя в возбужденное состояние

ВОЗБУДИМОСТЬЮ называется способность клетки отвечать на раздражение стандартной специфической реакцией

к возбудимым относим три типа тканей: нервную, мышечную железистую (секреторную).

Типы ответов: мышечная - сокращение железистая - секреция Нервная - нервный импульс – потенциал действия

Что лежит в основе возбудимости?

Разность потенциалов между внутренней стороной мембраны, которая заряжена отрицательно, и окружающей средой называется мембранным потенциалом покоя (МПП)

Мембранный потенциал покоя – основа возбудимости клетки. для разных клеток он колеблется от – 60 до – 90 милливольт.

Два свойства мембраны, необходимые для понимания Формирования МПП 1. 2. работа ионных каналов работа НАТРИЙ КАЛИЕВОГО НАСОСА

Строение мембраны

Ионные каналы n n n Комплекс интегральных белков с порой для ионов внутри Участок для связывания с БАВ Механизм открытия и закрытия поры заслонка или ворота канала

Ионные каналы обладают двумя важнейшими свойствами 1) избирательностью (селективностью) по отношению к определенным ионам и 2) способностью открываться (активироваться) и закрываться.

Состояния канала Na +

Как открываются каналы? 1. 2. 3. При механическом воздействии при изменении потенциала мембраны - потенциал-зависимые. в результате взаимодействия рецептора с биологически активным веществом (гормоном, медиатором). рецепторуправляемые.

Механо-управляемые

Потенциал-зависимые натриевые каналы

Рецепторуправляемые

! Через каналы происходит пассивный транспорт ионов – по градиенту концентрации

С помощью ионных насосов происходи активный транспорт ионов – против градиента концентрации

АТФ

Итог работы насоса n 3 n 2 иона + Na иона + K АТФ из клетки в клетку 3 Na+ 2 K+

Концентрации ионов внутри и снаружи клетки (ммоль/л)

Что происходит в клетке в покое?

Клетка теряет положительный заряд К+

Результат: Поляризация мембраны

Чем ограничивается движение ионов калия из клетки? Отрицательный заряд К+

1. 2. 3. 4. РАВНОВЕСНЫЙ калиевый ПОТЕНЦИАЛ Поток ионов калия прекращается, когда действие электрического поля компенсирует движение иона по градиенту концентрации. Следовательно, для данной разности концентраций ионов на мембране формируется так называемый РАВНОВЕСНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ для калия. Этот потенциал (Ek) равен RT/n. F *ln Kснаружи / Kвнутри , (n – валентность иона. ) или Ek=61, 5 log Kснаружи / Kвнутри

МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ПОКОЯ (МПП). В покое проницаемость для основных ионов выглядит следующим образом: РК : Р натрия : Р хлора = 1: 0. 04: 0. 4

Состояние покоя

Возбуждение клетки Переход от покоя к активному состоянию происходит в результате повышения проницаемости ионных каналов для натрия, а иногда и для кальция.

Причиной изменения проницаемости – раздражителем - может быть 1. 2. 3. 4. 5. изменение потенциала мембраны взаимодействие мембранных рецепторов с биологически активным веществом механическое воздействие изменение химизма среды изменение температуры.

Раздражители: 1. 2. По силе: подпороговые и пороговые По биологической значимости: адекватные и неадекватные

Натрий устремляется в клетку, возникает ионный ток и происходит снижение мембранного потенциала деполяризация мембраны.

При стимуляции поляризация переходит в деполяризацию Before stimulation Inside Neuron After stimulation Na A K+

Na+ поступает в клетку! Что дальше? На доли секунды устанавливается равновесный натриевый потенциал

n. У всех возбудимых клеток существует такой уровень деполяризации – уменьшения отрицательного заряда мембраны – при котором активируются все быстрые, потенциалзависимые натриевые каналы Минимальная сила раздражителя, которая необходима для возникновения возбуждения, называется ПОРОГОМ ВОЗБУЖДЕНИЯ или порогом реакции Мерой возбудимости ткани служит порог возбуждения.

. Этот уровень деполяризации называется критическим уровнем деполяризации (КУД)

Изменения мембранного потенциала принято отображать графически

МПП

Изменение потенциала мембраны

Быстрое изменение потенциала мембраны в ответ на действие раздражителя пороговой силы называется потенциал действия (ПД)

ПД характеризуется: 1. амплитудой 2. длительностью

Состояние каналов при ПД

Фазы ПД

Три электрические характеристики мембраны 1. 2. 3. МПП КУД Овершут (точка реверса потенциала)

В какое время при ПД мембрана способна ответить на раздражитель

Во время ПД есть период, когда мембрана невозбудима – период абсолютной рефрактерности

Изменение возбудимости по фазам ПД

Изменение потенциала мембраны в ответ на действие раздражителя подпороговой силы – называется локальный ответ - ЛО Деполяризация не достигает КУД

Зависимость ЛО от силы раздражителя

Зачем нам знания о локальном ответе Если вспомнить о том, что возбудимость клетки (способность к ответу) определяется величиной мембранного потенциала, то становится ясно, что при его колебаниях изменяется и возбудимость

Изменение возбудимости при ЛО

Сравнительная характеристика ЛО и ПД 1. Ответ на действие раздражителя подпороговой силы 1. Ответ на действие раздражителя пороговой силы 2. ЛО пропорционален силе раздражителя. ЛО может суммироваться до тех пор, 2. ПД не зависит от силы раздражителя и подчиняется закону «все или ничего» ПД не суммируется 3. пока изменения мембранного потенциала не достигнут КУД 4. 3. ЛО не передается по мембране 4. ПД передается по мембране