Microsoft Word Лабораторные работы по биофизике часть 3
жүктеу/скачать 2,5 Mb. Pdf көрінісі
|
Биофизика лабораторный практикум ч3
|
19 Фазы потенциала действия 1. Предспайк – процесс медленной деполяризации мембраны до критического уровня деполяризации (местное возбужде- ние, локальный ответ). 2. Пиковый потенциал, или спайк, состоящий из восходящей части (деполяризация мембраны) и нисходящей части (реполяри- зация мембраны). Рис. 2. 2 Детальная схема нервной клетки, её строения, строения её отростков и образования связей между нервными клетками 3. Отрицательный следовой потенциал – от критического уровня деполяризации до исходного уровня поляризации мем- браны (следовая деполяризация). 4. Положительный следовой потенциал – увеличение мем- бранного потенциала и постепенное возвращение его к исходной величине (следовая гиперполяризация). 20 Поляризация мембраны живой клетки обусловлена отличием ионного состава с её внутренней и наружной стороны. Когда клетка находится в спокойном (невозбуждённом) состоянии, ио- ны по разные стороны мембраны создают относительно стабиль- ную разность потенциалов, называемую потенциалом покоя. Ес- ли ввести внутрь живой клетки электрод и измерить мембранный потенциал покоя, он будет иметь отрицательное значение ( в пре- делах 70 - 90 мВ) (рис. 2. 3). Это объясняется тем, что суммарный заряд на внутренней стороне мембраны существенно меньше, чем на внешней, хотя с обеих сторон содержатся и катионы, и анио- ны. Снаружи – на порядок больше ионов натрия, кальция и хлора, внутри – ионов калия и отрицательно заряженных белковых мо- лекул, аминокислот, органических кислот, фосфатов, сульфатов. Надо понимать, что речь идёт именно о заряде поверхности мем- браны – в целом среда и внутри, и снаружи клетки заряжена ней- трально. Рис. 2. 3 Изменение потенциала действия на мембране 21 Потенциал мембраны может изменяться под действием раз- личных стимулов. Искусственным стимулом может служить электрический ток, подаваемый на внешнюю или внутреннюю сторону мембраны через электрод. В естественных условиях сти- мулом часто служит химический сигнал от соседних клеток, по- ступающий через синапс или путём диффузной передачи через межклеточную среду. Смещение мембранного потенциала может происходить в отрицательную (гиперполяризация) или положи- тельную (деполяризация) сторону. В нервной ткани потенциал действия, как правило, возникает при деполяризации – если деполяризация мембраны нейрона дос- тигает некоторого порогового уровня или превышает его, клетка возбуждается и от её тела к аксонам и дендритам распространя- ется волна электрического сигнала. (В реальных условиях на теле нейрона обычно возникают постсинаптические потенциалы, ко- торые сильно отличаются от потенциала действия по своей при- роде, например, они не подчиняются принципу «всё или ничего». Эти потенциалы преобразуются в потенциал действия на особом участке мембраны – аксонном холмике, так что потенциал дейст- вия не распространяется на дендриты.) (рис. 2. 4). Рис. 2. 4 Простейшая схема, мембраны с двумя натриевыми каналами в открытом и закрытом состоянии соответственно Это обусловлено тем, что на мембране клетки находятся ионные каналы – белковые молекулы, образующие в мембране поры, через которые ионы могут проходить с внутренней сторо- 22 ны мембраны на наружную и наоборот. Большинство каналов ионоспецифично – натриевый канал пропускает практически только ионы натрия и не пропускает другие (это явление называ- ют селективностью). Мембрана клеток возбудимых тканей (нерв- ной и мышечной) содержит большое количество потенциал- зависимых ионных каналов, способных быстро реагировать на смещение мембранного потенциала. Деполяризация мембраны в первую очередь вызывает открытие потенциалзависимых натрие- вых каналов. Когда одновременно открывается достаточно много натриевых каналов, положительно заряженные ионы натрия уст- ремляются через них на внутреннюю сторону мембраны. Дви- жущая сила в данном случае обеспечивается градиентом концен- трации (с внешней стороны мембраны находится намного больше положительно заряженных ионов натрия, чем внутри клетки) и отрицательным зарядом внутренней стороны мембраны (см рис. 2. 3). Поток ионов натрия вызывает ещё большее и очень быстрое изменение мембранного потенциала, которое и называ- ют потенциалом действия (в специальной литературе обозначает- ся ПД). Согласно принципу «всё или ничего» мембрана клетки воз- будимой ткани либо не отвечает на стимул совсем, либо отвечает с максимально возможной для неё на данный момент силой. То есть если стимул слишком слаб и порог не достигнут, потенциал действия не возникает совсем. В то же время пороговый стимул вызовет потенциал действия такой же амплитуды, как и стимул, превышающий пороговый. Это отнюдь не означает, что амплиту- да потенциала действия всегда одинакова – один и тот же участок мембраны, находясь в разных состояниях, может генерировать потенциалы действия разной амплитуды. После возбуждения нейрон на некоторое время оказывается в состоянии абсолютной рефрактерности, когда никакие сигналы не могут его возбудить снова, затем входит в фазу относительной рефрактерности, когда его могут возбудить исключительно силь- ные сигналы (при этом амплитуда ПД будет ниже, чем обычно). Рефрактерный период возникает из-за инактивации быстрого на- триевого тока, т. е. инактивации натриевых каналов. жүктеу/скачать 2,5 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|