Реферати » Реферати з біології » Конспект лекцій з біофізики

Конспект лекцій з біофізики

порушенні електропроніцаемость мембрани збільшується приблизно в 500 разів. Max збільшується проникність мембрани для Na +

(звідси Na-теорія ПД). Na + вільно проходить внут клітини. При возбужеденіі електро-хімічна рівновага визначається потенціалом Na +.

Рівноважний потенціал для К + =-97 мВ, для Na + = +50 мВ. При возбужеденіі мембрана перезаряджається. Положення зворотного активації і інактивації Na + - каналів, Na +-канал може активуватися (відкриватися) при певних значеннях потенціалу. Причина активації Na +-каналів - деполяризація мембрани, чим більше деполяризация, тим більше проникність мембрани для

Na +. Залежність близька до лінійної в підкорилося рівні; як тільки мембрана досягне критичного рівня деполяризації - залежність нелінійна, лавиноподібний вхід Na + в клітину.

1). Для пояснення реполяризації використовується положення про інактивації Na + - каналів. При наближенні потенціалу мембрани до рівноважного для Na +, Na +-канали інактивуються і посупленіе Na в клітку припиняється. До графіком: в основі регенеративний процес (сам себе підтримуючий), що розвивається за принципом зворотного зв'язку.
2). Зростання К + проникності мембрани. Не настільки значний, як для Na + (в 5 -
15 і 500 разів відповідно). Проникність для К + розвивається повільніше, ніж для Na +. Іони К + в цій ситуації будуть виходити назовні і виносити заряд.
3). Механізм активного транспорту, представлений K-Na-насосом. 3 Na + всередину і 2 К + назовні.
Експерименти Ходжкіна і Хакслі.
Гігантський аксон кальмара. З позаклітинного середовища були видалені 2/3 Na +. При цьому амплітуда ПД знизилася (на 50%. Заміна внутрішньоклітинного Na + на інші іони призводить до деякого зростання ПД. Заміна Ѕ внутрішньоклітинного К + на Na + призводить до значного зниження ПД.

Метод фіксації потенціалу метод Петч-Клемпінга. З його допомогою можна зафіксувати на тривалий час значення мембранного потенціалу на будь-якому бажаному рівні. Це робиться за допомогою зовнішнього генератора напруги

Сумарні мембранні струми при ПД

1. Підпорогової область:

Слабке зміна мембранного потенціалу, сумарний іонний струм направлений від клітини назовні, так як потік К +, що виходить з клітки, вже посилюється через вилучення мембранного потенціалу від рівноважного потенціалу для К +. Вхідний струм Na + ще слабкий, тому що зростання Na + - проникності поки невеликий. Однак з розвитком деполяризації Na-ий потік поступово наростає.

2. Критичний рівень деполяризації:

У цей момент сумарний іонний струм через мембрану дорівнює нулю, так як зустрічні струми іонів Na + і К + врівноважують один одного. Навіть невелика подальша деполяризация призводить до зростання входу Na +-струму в сотні разів.

3. Під час фази деполяризації різко збільшується Na +-проникність і сумарний мембранний струм, направлений всередину клітини. Що виходить К + - струм зростає повільніше і стає помітним лише до моменту піка потенціалу.

4. Фаза реполяризації:

У момент піку потенціалу більшість Na +-каналів инактивирование, а К + - струм max. Тому сумарний мембранний струм - виходить.

Кальцієва теорія активації і інактивації Na +-каналів

У стані спокою у зовнішнього отвору Na + - каналу знаходиться Са2 +, який електростатично гальмує проникнення Na + в канал. При порушенні зовнішня поверхня мембрани заряджена негативно, при цьому Са2 + йдуть зі своїх місць, вхід відкривається і Na + входить в клітини.

Інактивація: по ходу деполяризації вузькі Na + - канали можуть закупорюватися Na +. У багатьох каналах є воротні білки (можуть змінювати своє місце розташування під впливом зміни потенціалу). У стані спокою активаційний білок закритий, а інактіваціонний відкритий. При порушенні відкривається активаційний білок в момент закривання інактіваціонного білка. Наприкінці реполяризації білки так само закриваються і потім відкриваються (початковий стан).

Передача збудження по нервових волокнах

На початку 30х років ХХ ст. Хілл. 1932 "Хімічна хвиля проведення в нервах". Хілл використовував різні нерви, але переважно краба. Навіть у стані спокою в одиницю часу виробляється деяка кількість тепла. Це тепло було названо теплопродукція спокою. Коли в нервовому волокні збудження - теплопродукція збудження (ТБ), вона ділиться на 2 фази:

1. Початкова ТВ, яка становить 2-3% від усієї ТБ і доводиться безпосередньо на період збудження.

2. Затримана ТБ (97% всієї ТБ. Якщо подати серійний імпульс на нерв краба, то затриману ТБ можна зафіксувати протягом 25-30 хвилин.

Збудження в тканинах вже немає, але ТВ має місце.

3. Витік тепла при роботі Na.

Хілл разрабтал чутливу теплоелектричні методику, яка дозволяла фіксувати теплоутворення протягом 20 мс. Експерименти при О0
С. Початкову фазу теплопродукції ділили на 2 періоди: позитивна і негативна початкова теплопродукція. При О0 С для нерва краба позитив в початкові 20 мс = 14 мк кал. Протягом наступних 150 мс ( 85% тепла поглинається нервовою тканиною назад (12 мк кал).

Позитивна початкова теплопродукція: причина: хімічні процеси, що обумовлюють зміну проникності мембрани. При порушенні в клітку надходить Na + і змішується з К + і навпаки. Повинно утворюватися тепло.
Це тепло покриває до 50% позитивної початковій теплопродукції.

Негативна початкова теплопродукція: хімічні реакції в цей період можуть бути ендотермічними. Негативна теплопродукція не є обов'язковою.

Проведення порушення

У 1885 р. Герман запропонував теорію малих струмів.

Здійснюється послідовно між ділянками волокна. У дільниці, сусідньому з порушеними спостерігатиметься вихід електричного струму.

Кабельна теорія нервового волокна: нервове волокно всередині містить провідне середовище, оболонка невной волокна має шар, який погано проводить збудження. Нервове волокно омивається позаклітинної рідиною, яка проводить електричний струм.

Еквівалентна електрична схема нервового волокна

У стані спокою внутрішньоклітинна середу має надлишковий негативний заряд. Сила струму змінюється з відстанню від порушеної сегмента, декремента.

Фактори, що визначають швидкість поширення збудження по нервовому волокну

1. Просторова константа визначає величину декремента деполяризації, (-просторова константа.

2. Коефіцієнт надійності, співвідношення між амплітудою ПД, критичної енергією і ПП.

S = ПД / (Екр-ПП), ПД = 120мВ, ПП =-70мВ,

Екр =-55мВ (S = 8. Чим більше S, тим швидше проведення.

3. Тимчасова константа (мембр. При порушенні мембрани змінюється заряд.

Тривалість перезарядки мембрани.

(мембр = Rm * Cm. Чим більше (мембр, тим нижче

С. Vраспр = S * (/ (мембр.

Механізм поширення збудження

Збудження охоплює послідовно всі відділи нервового волокна. R зовніш впливає на швидкість поширення збудження. В експеріментрах
Ходжкіна змінили позаклітинне середовище на масло, яке має більший опір, обсяг знизився на 30-50%. Експеримент: нерв поміщається на паралельні пластинки зі срібла, замикають за допомогою ртутної ванночки, обсяг проведенням росте на 16-30%. Була підтверджена теорія місцевих струмів для безмякотних волокон. У м'якотних нерном волокнах механізм проведення іншої. Мієлін має зріст опору і зниження ємності, мієлінова оболонка переривається перехопленнями Ранвье - сальтаторного проведення. R на 1 см2 поверхні в перехопленні Ранвье = 10-20 Ом, в мієлінової оболонці =
0,003-0,005 Ом. Петлі струму в мієлінових нервових волокнах виходять через незбуджені перехоплення Ранвье, що знаходиться спереду від порушеної.
Експерименти Тасака.

1. Електроди стоять на мієліні, два виходять струму (це струми, що виходять з наступного і попереднього перехоплення

Ранв'є. Вхідний струм не реєструється.

2. Середній електрод на перехопленні.

З'являється входить струм.


Сторінки: 1 2 3 4 5 6 7

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар