Потенциал покоя у различных клеток составляет

Поиск Лекций

Содержание

Мембранный потенциал покоя:.
Потенциал действия
Мембранный потенциал покоя:.
- ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:
Потенциал покоя
9 Мембранный потенциал покоя
Справочник химика 21
Измерение величины мембранного потенциала покоя
Мембранный потенциал покоя и механизм его формирования
- Больше информации по теме

Мембранный потенциал покоя:.

Потенциал покоя

Мембраны, в том чикле плазматические, в принципе непроницаемы для заряженных частиц. Правда, в мембране имеется Na+/K+-АТФ-аза (Nа+/К+-АТР-аза), осуществляющая активный перенос ионов Na+ из клетки в обмен на ионы К+. Этот транспорт энергозависим и сопряжен с гидролизом АТФ (АТР) . За счет работы «Nа+,К+-насоса» поддерживается неравновесное распределение ионов Na+ и К+ между клеткой и окружающей средой. Поскольку расщепление одной молекулы АТФ обеспечивает перенос трех ионов Na+ (из клетки) и двух ионов К+ (в клетку), этот транспорт электрогенен, т. е.цитоплазма клетки заряжена отрицательно по отношению к внеклеточному пространству.

Электрохимический потенциал. Содержимое клетки заряжено отрицательно по отношению к внеклеточному пространству. Основная причина возникновения на мембране электрического потенциала (мембранного потенциала Δψ) — существование специфических ионных каналов. Транспорт ионов через каналы происходит по градиенту концентрации или под действием мембранного потенциала. В невозбужденной клетке часть К+-каналов находится в открытом состоянии и ионы К+ постоянно диффундируют из нейрона в окружающую среду (по градиенту концентрации). Покидая клетку, ионы К+ уносят положительный заряд, что создает потенциал покоя равный примерно -60 мВ. Из коэффициентов проницаемости различных ионов видно, что каналы, проницаемые для Na+ и Cl- , преимущественно закрыты. Ионы фосфата и органические анионы, например белки, практически не могут проходить через мембраны. С помощью уравнения Нернста (RT/ZF,где R-газовая постоянная,T-абсолютная температура,Z-валентность иона,F-число Фарадея) можно показать, что мембранный потенциал нервной клетки в первую очередь определяется ионами К+, которые вносят основной вклад в проводимость мембраны.

Ионные каналы. В мембранах нервной клетки имеются каналы, проницаемые для ионов Na+, К+, Са2+ и Cl-. Эти каналы чаще всего находятся в закрытом состоянии и открываются лишь на короткое время. Каналы подразделяются на потенциал-управляемые (или электровозбудимые), например быстрые Na+-каналы, и лиганд-управляемые (или хемовозбудимые), например никотиновые холинэргические рецепторы. Каналы — это интегральные мембранные белки, состоящие из многих субъединиц. В зависимости от изменения мембранного потенциала или взаимодействия с соответствующими лигандами, нейромедиаторами и нейромодуляторами (см. рис. 343), белки-рецепторы могут находиться в одном их двух конформационных состояний, что и определяет проницаемость канала («открыт» — «закрыт» — и т.д.).

Активный транспорт:

Стабильность градиента ионов достигается посредством активного транспорта: мембранные белки переносят ионы через мембрану против электрического и (или) концентрационного градиентов, потребляя для этого метаболическую энергию. Наиболее важный процесс активного транспорта — это работа Na/K-насоса, существующего практически во всех клетках; насос выкачивает ионы натрия из клетки, одновременно накачивая ионы калия внутрь клетки. Таким образом обеспечивается низкая внутриклеточная концентрация ионов натрия и высокая-калия. Градиент концентрации ионов натрия на мембране имеет специфические функции, связанные с передачей информации в виде электрических импульсов, а также с поддержанием других активных транспортных механизмов и регулирования объема клетки . Поэтому неудивительно, что более 1/3 энергии, потребляемой клеткой, расходуется на Na/К-насос, а в некоторых наиболее активных клетках на его работу расходуется до 70% энергии.

Пассивный транспорт:

Свободная диффузия и транспортные процессы, обеспечиваемые ионными каналами и переносчиками, осуществляются по градиенту концентрации или градиенту электрическою заряда (называемым вместе электрохимическим градиентом). Такие механизмы транспорта классифицируются как «пассивный транспорт». Например, по такому механизму в клетки поступает глюкоза из крови, где ее концентрация гораздо выше.

Ионный насос:

Ионные насосы (помпы) – интегральные белки, которые обеспечивают активный перенос ионов против градиента концентрации. Энергией для транспорта служит энергия гидролиза АТФ. Различают Na+ / K+ помпу (откачивает из клетки Na+ в обмен на К+ ), Ca++ помпу (откачивает из клетки Ca++ ), Cl– помпу (откачивает из клетки Cl – ).

В результате работы ионных насосов создаются и поддерживаются трансмембранные ионные градиенты:

• концентрация Na+, Ca++, Cl – внутри клетки ниже, чем снаружи (в межклеточной жидкости);

• концентрация K+ внутри клетки выше, чем снаружи.

Натрий — калиевый насос— это особый белок, пронизывающий всю толщу мембраны, который постоянно накачивает ионы калия внутрь клетки, одновременно выкачивая из нее ионы натрия; при этом перемещение обоих ионов происходит против градиентов их концентраций. Выполнение этих функций возможно благодаря двум важнейшим свойствам этого белка. Во-первых, форма молекулы переносчика может меняться. Эти изменения происходят в результате присоединения к молекуле переносчика фосфатной группы за счет энергии, выделяющейся при гидролизе АТФ (т. е. разложения АТФ до АДФ и остатка фосфорной кислоты). Во-вторых, сам этот белок действует как АТФ-аза (т. е. фермент, гидролизующий АТФ). Поскольку этот белок осуществляет транспорт натрия и калия и, кроме того, обладает АТФ-азной активностью, он так и называется — «натрий-калиевая АТФ-аза».

Упрощенно действие натрий-калиевого насоса можно представить следующим образом.

1. С внутренней стороны мембраны к молекуле белка-переносчика поступают АТФ и ионы натрия, а с наружной — ионы калия.

2. Молекула переносчика осуществляет гидролиз одной молекулы АТФ.

3. При участии трех ионов натрия за счет энергии АТФ к переносчику присоединяется остаток фосфорной кислоты (фосфорилирование переносчика); сами эти три иона натрия также присоединяются к переносчику.

4. В результате присоединения остатка фосфорной кислоты происходит такое изменение формы молекулы переносчика (конформация), что ионы натрия оказываются по другую сторону мембраны, уже вне клетки.

5. Три иона натрия выделяются во внешнюю среду, а вместо них с фосфорилированным переносчиком соединяются два иона калия.

6. Присоединение двух ионов калия вызывает дефосфорилирование переносчика — отдачу им остатка фосфорной кислоты.

7. Дефосфорилирование, в свою очередь, вызывает такую конформацию переносчика, что ионы калия оказываются по другую сторону мембраны, внутри клетки.

8. Ионы калия высвобождаются внутри клетки, и весь процесс повторяется.

Значение натрий-калиевого насоса для жизни каждой клетки и организма в целом определяется тем, что непрерывное откачивание из клетки натрия и нагнетание в нее калия необходимо для осуществления многих жизненно важных процессов: осморегуляции и сохранения клеточного объема, поддержания разности потенциалов по обе стороны мембраны, поддержания электрической активности в нервных и мышечных клетках, для активного транспорта через мембраны других веществ (сахаров, аминокислот). Большие количества калия требуются также для белкового синтеза, гликолиза, фотосинтеза и других процессов. Примерно треть всей АТФ, расходуемой животной клеткой в состоянии покоя, затрачивается именно на поддержание работы натрий-калиевого насоса. Если каким-либо внешним воздействием подавить дыхание клетки, т. е. прекратить поступление кислорода и выработку АТФ, то ионный состав внутреннего содержимого клетки начнет постепенно меняться. В конце концов он придет в равновесие с ионным составом среды, окружающей клетку; в этом случае наступает смерть.

Потенциал действия возбудимой клетки и его фазы:

П.Д,-быстрое колебание мембранного потенциала, возникающего при возбуждении нервн.,мыш. И др клеток.может распрост-ся.

1. фаза нарастания

2.реверсия или овершут(переворачивается заряд)

3.восстановление полярности или реполяризация

4.положительный следовой потенциал

5. отрицательный след. Потенциал

Локальный ответ-это процесс ответа мембраны на раздражитель в определенной зоне нейрона. Не распростр по аксонам. Чем больше стимул, тем больше меняется локальный ответ. При этом уровень деполяризации не достигает критического, остается допороговым. Вследствие этого локальный ответ может оказывать электротонические влияния на соседние участки мембраны, но не может распространяться так, как потенциал действия. Возбудимость мембраны в местах локальной деполяризации и в местах вызванной ей электротонической деполяризации повышена.

Активация и инактивация натриевой системы:

Деполяризующий толчок тока приводит к активации натриевых каналов и увеличению натриевого тока. Это обеспечивает локальный ответ. Смещение мембранного потенциала до критического уровня приводит к стремительной деполяризации клеточной мембраны и обеспечивает фронт нарастания потенциала действия. Если удалить ион Na+ из внешней среды, то потенциал действия не возникает. Аналогичный эффект удавалось получить при добавлении в перфузионный раствор ТТХ (тетродотоксин) — специфического блокатора натриевых каналов. При использовании метода «voltage-clamp» было показано, что в ответ на действие деполяризующего тока через мембрану протекает кратковременный (1—2 мс) входящий ток, который сменяется через некоторое время выходящим током (рис. 2.11). При замене ионов натрия на другие ионы и вещества, например холин, удалось показать, что входящий ток обеспечивается натриевым током, т. е. в ответ на деполяризующий стимул происходит повышение натриевой проводимости (gNa+). Таким образом, развитие фазы деполяризации потенциала действия обусловлено повышением натриевой проводимости.

Рассмотрим принцип работы ионных каналов на примере натриевого канала. Полагают, что в состоянии покоя натриевый канал закрыт. При деполяризации клеточной мембраны до определенного уровня происходит открытие m-активационных ворот (активация) и усиление поступления ионов Na+ внутрь клетки. Через несколько миллисекунд после открытия m-ворот происходит закрытие п-ворот, расположенных у выхода натриевых каналов (инактивация) (рис. 2.4). Инактивация развивается в клеточной мембране очень быстро и степень инактивации зависит от величины и времени действия деполяризующего стимула.

Работа натриевых каналов определяется величиной мембранного потенциала в соответствии с определенными законами вероятности. Рассчитано, что активированный натриевый канал пропускает всего 6000 ионов за 1 мс. При этом весьма существенный натриевый ток, который проходит через мембраны во время возбуждения, представляет собой сумму тысяч одиночных токов.

При генерации одиночного потенциала действия в толстом нервном волокне изменение концентрации ионов Na+ во внутренней среде составляет всего 1/100000 от внутреннего содержания ионов Na гигантского аксона кальмара. Однако для тонких нервных волокон это изменение концентрации может быть весьма существенным.

Кроме натриевых, в клеточных мембранах установлены другие виды каналов, избирательно проницаемых для отдельных ионов: К+, Са2+, причем существуют разновидности каналов для этих ионов (см. табл. 2.1).

Ходжкин и Хаксли сформулировали принцип «независимости» каналов, согласно которому потоки натрия и калия через мембрану независимы друг от друга.

Изменение возбудимости при возбуждении:

1. Абсолютная рефрактерность — т.е. полная невозбудимость, определяемая сначала полной занятостью «натриевого» механизма, а затем инактивацией натриевых каналов (это примерно соотвествует пику потенциала действия).

2. Относительная рефрактерность — т.е. сниженная возбудимость, связанная с частичной натриевой инактивацией и развитием калиевой активации. При этом порог повышен, а ответ [ПД] снижен.

3. Экзальтация — т.е. повышенная возбудимость — супернормальность, появляющаяся от следовой деполяризации.

4. Субнормальность — т.е. пониженная возбудимость, возникающая от следовой гиперполяризации. Амплитуды потенциала действия на фазе следовой негативности несколько снижены, а на фоне следовой позитивности — несколько повышены.

Наличие рефрактерных фаз обусловливает прерывистый (дискретный) характер нервной сигнализации, а ионный механизм потенциала действия обеспечивает стандартность потенциала действия (нерных импульсов). В этой ситуации изменения внешних сигналов кодируется лишь изменением частоты потенциала действия (частотный код) или изменением количества потенциалов действия.

©2015-2018 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных

Потенциал действия

Емкость мембраны и работа метаболических ионных насосов приводят к накоплению потенциальной электрической энергии на клеточной мембране в форме потенциала покоя. Эта энергия может освобождаться в виде специфических электрических сигналов (потенциала действия), характерных для возбудимых тканей: нервной, мышечной, некоторых рецепторных и секреторных клеток. Под потенциалом действия понимают быстрое колебание потенциала покоя, сопровождающееся, как правило, перезарядкой мембраны.Форма потенциала действия аксона и терминология, используемая для описания потенциала действия, приведены на рис. 2.8.

Для правильного понимания процессов, происходящих при генерации потенциала действия, используем схему опыта, приведенную на рис. 2.5. Если через стимулирующий электрод подавать короткие толчки гиперполяризующего тока, то можно зарегистрировать увеличение мембранного потенциала, пропорциональное амплитуде подаваемого тока; при этом мембрана проявляет свои емкостные свойства — замедленное нарастание и снижение мембранного потенциала (см. рис. 2.6).

Ситуация будет изменяться, если через стимулирующий электрод подавать короткие толчки деполяризующего тока.

При небольшой (подпороговой) величине деполяризующего тока мембрана ответит пассивной деполяризацией и проявит емкостные свойства. Подпороговое пассивное поведение клеточной мембраны называется электротоническим, или электротоном. Увеличение деполяризующего тока приведет к появлению активной реакции клеточной мембраны в форме повышения натриевой проводимости (gNa+). При этом проводимость клеточной мембраны не будет подчиняться закону Ома. Отклонение от пассивного поведения проявляется обычно при 50—80% значении порогового тока. Активные подпороговые изменения мембранного потенциала называются локальным ответом.

Смещение мембранного потенциала до критического уровня приводит к генерации потенциала действия. Минимальное значение тока, необходимого для достижения критического потенциала, называют пороговым током.

Следует подчеркнуть, что не существует абсолютных значений величины порогового тока и критического уровня потенциала, поскольку эти параметры зависят от электрических характеристик мембраны и ионного состава окружающей внешней среды, а также от параметров стимула.

В опытах Ходжкина и Хаксли был обнаружен, на первый взгляд, удивительный эффект. Во время генерации потенциала действия мембранный потенциал уменьшался не просто до нуля, как следовало бы из уравнения Нернста, но изменил свой знак на противоположный.

Фронт нарастания потенциала действия и перезарядка мембраны (овершут) обусловлены движением ионов натрия внутрь клетки. Как уже указывалось выше, натриевые каналы оказались электроуправляемыми. Деполяризующий толчок тока приводит к активации натриевых каналов и увеличению натриевого тока.

Смещение мембранного потенциала до критического уровня приводит к стремительной деполяризации клеточной мембраны и обеспечивает фронт нарастания потенциала действия.

Если удалить ион Na+ из внешней среды, то потенциал действия не возникает.

Аналогичный эффект удавалось получить при добавлении в перфузионный раствор ТТХ (тетродотоксин) — специфического блокатора натриевых каналов. При использовании метода «voltage-clamp» было показано, что в ответ на действие деполяризующего тока через мембрану протекает кратковременный (1—2 мс) входящий ток, который сменяется через некоторое время выходящим током (рис. 2.11).

При замене ионов натрия на другие ионы и вещества, например холин, удалось показать, что входящий ток обеспечивается натриевым током, т. е. в ответ на деполяризующий стимул происходит повышение натриевой проводимости (gNa+).

Таким образом, развитие фазы деполяризации потенциала действия обусловлено повышением натриевой проводимости.

Критический потенциал определяет уровень максимальной активации натриевых каналов. Если смещение мембранного потенциала достигает значения критического уровня потенциала, то процесс поступления ионов Na+ в клетку лавинообразно нарастает. Система начинает работать по принципу положительной обратной связи, т. е. возникает регенеративная (самоусиливающаяся) деполяризация.

Перезарядка мембраны, или овершут, весьма характерна для большинства возбудимых клеток. Амплитуда овершута характеризует состояние мембраны и зависит от состава вне- и внутриклеточной среды. На высоте овершута потенциал действия приближается к равновесному натриевому потенциалу, поэтому происходит изменение знака заряда на мембране.

Экспериментально было показано, что амплитуда потенциала действия практически не зависит от силы стимула, если он превышает пороговую величину.

Поэтому принято говорить, что потенциал действия подчиняется закону «все или ничего».

На пике потенциала действия проводимость мембраны для ионов натрия (gNa+) начинает быстро снижаться. Этот процесс называется инактивацией.

Скорость и степень натриевой инактивации зависят от величины мембранного потенциала, т. е. они потенциалзависимы. При постепенном уменьшении мембранного потенциала до —50 мВ (например, при дефиците кислорода, действии некоторых лекарственных веществ) система натриевых каналов полностью инактивируется и клетка становится невозбудимой.

Потенциалзависнмость активации и инактивации в большой степени обусловлена концентрацией ионов кальция. При повышении концентрации кальция значение порогового потенциала увеличивается, при понижении — уменьшается и приближается к потенциалу покоя. При этом в первом случае возбудимость уменьшается, во втором — увеличивается.

После достижения пика потенциала действия происходит реполяризация, т. е. мембранный потенциал возвращается к контрольному значению в покое.

Рассмотрим эти процессы подробнее. Развитие потенциала действия и перезарядка мембраны приводят к тому, что внутриклеточный потенциал становится еще более положительным, чем равновесный калиевый потенциал, и, следовательно, электрические силы, перемещающие ионы калия через мембрану, увеличиваются. Максимума эти силы достигают во время пика потенциала действия. Кроме тока, обусловленного пассивным передвижением ионов калия, был обнаружен задержанный выходящий ток, который также переносился ионами К+, что было показано в опытах с применением изотопа К+.Этот ток достигает максимума спустя 5—8 мс от начала генерации потенциала действия.

Введение тетраэтиламмония (ТЭА) блокатора калиевых каналов — замедляет процесс реполяризации. В обычных условиях задержанный выходящий калиевый ток существует некоторое время после генерации потенциала действия и это обеспечивает гиперполяризацию клеточной мембраны, т. е. положительный следовой потенциал.

Положительный следовой потенциал может возникать и как следствие работы натриево-электрогенного насоса. На рис.

Мембранный потенциал покоя:.

2.12 показано изменение проводимости клеточной мембраны для ионов натрия и калия в различные фазы потенциала действия.

Инактивация натриевой системы в процессе генерации потенциала действия приводит к тому, что клетка в этот период не может быть повторно возбуждена, т. е. наблюдается состояние абсолютной рефрактерности.

Постепенное восстановление потенциала покоя в процессе реполяризации дает возможность вызвать повторный потенциал действия, но для этого требуется сверхпороговый стимул, так как клетка находится в состоянии относительной рефрактерности.

Исследование возбудимости клетки во время локального ответа или во время отрицательного следового потенциала показало, что генерация потенциала действия возможна при действии стимула ниже порогового значения. Это состояние супернормальности, или экзальтации.

Продолжительность периода абсолютной рефрактерности ограничивает максимальную частоту генерации потенциалов действия данным типом клеток. Например, при продолжительности периода абсолютной рефрактерности 4 мс максимальная частота равна 250 Гц.

Н. Е. Введенский ввел понятие лабильности, или функциональной подвижности, возбудимых тканей. Мерой лабильности является количество потенциалов действия, которое способна генерировать возбудимая ткань в единицу времени. Очевидно, что лабильность возбудимой ткани в первую очередь определяется продолжительностью периода рефрактерности. Наиболее лабильными являются волокна слухового нерва, в которых частота генерации потенциалов действия достигает 1000 Гц.

Таким образом, генерация потенциала действия в возбудимых мембранах возникает под влиянием различных факторов и сопровождается повышением проводимости клеточной мембраны для ионов натрия, входом их внутрь клетки, что приводит к деполяризации клеточной мембраны и появлению локального ответа. Этот процесс может достигнуть критического уровня деполяризации, после чего проводимость мембраны для натрия увеличивается до максимума, мембранный потенциал при этом приближается к натриевому равновесному потенциалу.

Через несколько миллисекунд происходит инактивация натриевых каналов, активация калиевых каналов, увеличение выходящего калиевого тока, что приводит к реполяризации и восстановлению исходного потенциала покоя.

Предыдущая12345678Следующая

Дата добавления: 2015-08-21; просмотров: 315;

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Лекция 2. Общая физиология возбудимых тканей. Потенциал покоя. Потенциал действия.

۩ Сущность процесса возбуждения. Сущность процесса возбуждения можно сформулировать следующим образом. Все клетки организма имеют электрический заряд, который создается неодинаковой концентрацией анионов и катионов внутри и вне клетки. Различная концентрация анионов и катионов внутри и вне клетки является следствием неодинаковой проницаемости клеточной мембраны для различных ионов и работы ионных насосов. Процесс возбуждения начинается с действия на возбудимую клетку раздражителя. Сначала очень быстро повышается проницаемость её мембраны для ионов натрия и быстро возвращается к норме, затем – для ионов калия и также быстро, но с некоторым отставанием возвращается к норме. Вследствие этого ионы перемещаются в клетку и из клетки согласно электрохимическому градиенту – это и есть процесс возбуждения. Возбуждение возможно только в том случае, если клетка постоянно поддерживает потенциал покоя (мембранный потенциал) и при её раздражении быстро изменяется проницаемость клеточной мембраны.

۩ Потенциал покоя. Потенциал покоя (ПП) – это разность электрических потенциалов между внутренней и наружной средами клетки в состоянии её покоя. При этом внутри клетки регистрируется отрицательный заряд. Величина ПП в различных клетках различна. Так, в волокнах скелетной мышцы регистрируется ПП равный 60-90 мВ, в нейронах – 50-80 мВ, в гладких мышцах – 30-70 мВ, в сердечной мышце – 80-90 мВ. Органеллы клеток имеют свои вариабельные мембранные потенциалы.

Непосредственной причиной существования потенциала покоя является неодинаковая концентрация анионов и катионов внутри и вне клетки (смотри таб.1!).

Таблица 1. Внутри- и внеклеточные концентрации ионов в мышечных клетках.

Внутриклеточная концентрация, мМ	Внеклеточная концентрация, мМ
Na+	12	Na+	145
K+	155	K+	4
Cl-	4	Cl-	80
HCO3-	8	HCO3-	27
A- (крупномолекулярные внутриклеточные анионы)	155	A-(крупномолекулярные внутриклеточные анионы)	нет
Mg+	Небольшое количество	Mg+	Небольшое количество
Ca+	Очень мало	Ca+	Основное количество

Неравномерное расположение ионов внутри и вне клетки является следствием неодинаковой проницаемости клеточной мембраны для различных ионов и работы ионных насосов, транспортирующих ионы в клетку и из клетки вопреки электрохимическому градиенту. Проницаемость – это её способность пропускать воду, незаряженные и заряженные частицы согласно законам диффузии и фильтрации. Она определяется:

Размерами каналов и размерами частиц;
Растворимостью частиц в мембране (клеточная мембрана проницаема для растворимых в ней липидов и непроницаема для пептидов).

Проводимость – это способность заряженных частиц проходить через клеточную мембрану согласно электрохимическому градиенту.

Различная проницаемость различных ионов играет важную роль в формировании ПП:

Калий является основным ионом, обеспечивающим формирование ПП, так как его проницаемость в 100 раз выше, чем проницаемость для натрия. При уменьшении концентрации калия в клетке ПП уменьшается, а при увеличении – увеличивается. Он может входить и выходить из клетки. В покое количество входящих ионов калия и выходящих его ионов уравновешивается и устанавливается так называемый калиевый равновесный потенциал, который рассчитывается по уравнению Нернста. Механизм его таков: так как электрический и конценрационный градиенты противодействуют друг другу, то калий стремится выйти наружу по концентрационному градиенту, а отрицательный заряд внутри клетки и положительный вне клетки препятствует этому. Тогда количество входящих ионов становится равным количеству выходящих ионов.
Натрий входит в клетку. Его проницаемость мала по сравнению с проницаемостью калия, поэтому его вклад в формирование ПП невелик.
Хлор входит в клетку в незначительном количестве, так как проницаемость мембраны для него невелика, причем он уравновешивается количеством ионов натрия (противоположные заряды притягиваются). Следовательно, его вклад в формирование ПП невелик.
Органические анионы (глютамат, аспартат, органические фосфаты, сульфаты) вообще не могут выйти из клетки, так как они имеют большие размеры. Поэтому за счет них внутри клетки формируется отрицательный заряд.
Роль ионов кальция в формировании ПП заключается в том, что они взаимодействуют с наружными отрицательными зарядами мембраны клетки и отрицательными карбоксильными группами интерстиция, нейтрализуя их, что ведет к стабилизации ПП.

Кроме выше перечисленных ионов, в формировании ПП играют важную роль и поверхностные заряды мембраны (в основном отрицательные). Их формируют гликопротеиды, гликолипиды и фосфолипиды: фиксированные наружные отрицательные заряды, нейтрализуя положительные заряды внешней поверхности мембраны, уменьшают ПП, а фиксированные внутренние отрицательные заряды мембраны, напротив, увеличивают ПП, суммируясь с анионами внутри клетки. Таким образом, потенциал покоя — это алгебраическая сумма всех положительных и отрицательных зарядов ионов вне и внутри клетки и поверхностных зарядов клеточной мембраны.

Роль ионных насосов в формировании ПП. Ионный насос – это молекула белка, которая обеспечивает перенос иона с непосредственной затратой энергии вопреки электрическому и концентрационному градиентам. В результате сопряженного транспорта натрия и калия поддерживается постоянная разность концентраций этих ионов внутри и вне клетки. Одна молекула АТФ обеспечивает один цикл работы Na/K-насоса – перенос трех ионов натрия за пределы клетки и двух ионов калия внутрь клетки. Таким образом, увеличивается ПП. Нормальная величина потенциала покоя является необходимым условием для формирования потенциала действия, то есть для формирования процесса возбуждения.

۩Потенциал действия. Потенциал действия – это электрофизиологический процесс, который выражается в быстром колебании мембранного потенциала вследствие изменения проницаемости мембраны и диффузии ионов в клетку и из клетки. Роль ПД заключается в обеспечении передачи сигналов между нервными клетками, нервными центрами и рабочими органами, в мышцах ПД обеспечивает процесс электромеханического сопряжения. ПД подчиняется закону «всё или ничего».

Потенциал покоя

Если сила раздражения мала, то возникает локальный потенциал, который не распространяется.

Потенциал действия состоит из трех фаз: деполяризации, то есть исчезновения ПП; инверсии – изменения знака заряда клетки на обратный; реполяризации – восстановление исходного МП.

Механизм возникновения потенциала действия.

Фаза деполяризации. При действии раздражителя на клетку начальная частичная деполяризация клеточной мембраны происходит без изменения ее проницаемости для ионов. Когда деполяризация достигает примерно 50% пороговой величины, возрастает проницаемость мембраны для Na⁺, причем в первый момент сравнительно медленно. В этот период движущей силой, обеспечивающей движение Na⁺ в клетку, являются концентрационный и электрический градиенты. Вспомним, что клетка внутри заряжена отрицательно (разноименные заряды притягиваются), а концентрация Na⁺ вне клетки в 12 раз больше, чем внутри клетки. Условием, обеспечивающим дальнейший вход Na⁺ в клетку, является увеличение проницаемости клеточной мембраны, который определяется состоянием воротного механизма натриевых каналов. Воротный механизм натриевых каналов расположен на внешней и внутренней стороне клеточной мембраны, воротный механизм калиевых каналов – только на внутренней стороне мембраны. В каналах для натрия имеются активационные m-ворота, которые расположены с внешней стороны клеточной мембраны, и инактивационные h-ворота, расположенные с внутренней стороны мембраны. В условиях покоя активационные m-ворота закрыты, инактивационные h-ворота открыты. Калиевые активационные ворота закрыты, а инактивационных калиевых ворот нет. Когда деполяризация клетки достигает критической величины, которая обычно составляет 50 мВ, проницаемость мембраны для Na⁺ резко возрастает, так как открывается большое количество потенциалзависимых m-ворот натриевых каналов и ионы натрия лавиной устремляются в клетку. Развивающаяся деполяризация клеточной мембраны вызывает дополнительное увеличение ее проницаемости и, соответственно, проводимости натрия: открываются все новые и новые активационные m-ворота. В итоге ПП исчезает, то есть становится равным нулю. Фаза деполяризации на этом заканчивается. Ее длительность составляет примерно 0,2-0,5 мс.

Фаза инверсии. Процесс перезарядки мембраны представляет собой вторую фазу ПД – фазу инверсии. Фаза инверсии делится на восходящую и нисходящую составляющие. Восходящая часть. После исчезновения ПП вход в клетку ионов натрия продолжается, так как натриевые активационные m-ворота еще открыты. В результате заряд внутри клетки становится положительным, а снаружи-отрицательным. В течение доли миллисекунды ионы натрия еще продолжают входить в клетку. Таким образом, вся восходящая часть пика ПД обеспечивается в основном входом Na⁺ в клетку. Нисходящая составляющая фазы инверсии. Примерно через 0,2-0,5 мс после начала деполяризации рост ПД прекращается в результате закрытия натриевых инактивационных h-ворот и открытия калиевых активационных ворот. Поскольку калий находится преимущественно внутри клетки, он, согласно концентрационному градиенту, начинает быстро выходить из нее, вследствие чего уменьшается число положительно заряженных ионов в клетке. Заряд клетки снова начинает уменьшаться. Во время нисходящей составляющей фазы инверсии выходу ионов калия из клетки способствует также и электрический градиент. К⁺ выталкивается положительным зарядом из клетки и притягивается отрицательным зарядом снаружи клетки. Так продолжается до полного исчезновения положительного заряда внутри клетки. Калий выходит из клетки не только по управляемым каналам, но и по неуправляемым каналам – каналам утечки. Амплитуда ПД складывается из величины ПП и величины фазы инверсии, составляющей у разных клеток 10-50 мВ.

Фаза реполяризации. Пока активационные калиевые каналы открыты, K⁺ еще продолжает выходить из клетки, согласно химическому градиенту. Заряд внутри клетки становится отрицательным, а снаружи – положительным, следовательно, электрический градиент резко тормозит выход ионов калия из клетки. Но так как сила химического градиента больше силы электрического градиента, ионы калия продолжают очень медленно выходить из клетки. Затем активационные калиевые ворота закрываются, остается только выход ионов калия по каналам утечки, то есть по концентрационному градиенту через неуправляемые каналы.

Таким образом, ПД вызывается циклическим процессом поступления ионов натрия в клетку и последующего выхода калия из нее. Роль Са²⁺ в возникновении ПД в нервных клетках незначительна. Однако Са²⁺ играет очень важную роль в возникновении ПД сердечной мышцы, в передаче импульсов от одного нейрона к другому, от нервного волокна к мышечному, в обеспечении мышечного сокращения.

Вслед за ПД возникают следовые явления (характерные для нейронов) – сначала следовая гиперполяризация, а затем следовая деполяризация. Следовая гиперполяризацияклеточной мембраны обычно является следствием еще сохраняющейся повышенной проницаемости мембраны для ионов калия. Следовая деполяризация связана с кратковременным повышением проницаемости мембраны для Na⁺и входом его в клетку согласно химическому и электрическому градиентам.

Кроме этого существуют: а) так называемая фаза абсолютной рефрактерности, или полная невозбудимость клетки. Она приходится на пик ПД и продолжатся 1-2 мс; и б) фаза относительной рефрактерности – период частичного восстановления клетки, когда сильное раздражение может вызвать новое возбуждение. Относительная рефрактерность соответствует конечной части фазы реполяризации и следовой гиперполяризации клеточной мембраны. В нейронах вслед за гиперполяризацией возможна частичная деполяризация клеточной мембраны. В этот период очередной потенциал действия можно вызвать более слабым раздражением, так как МП несколько меньше обычного. Этот период называется фазой экзальтации (период повышенной возбудимости).

Скорость протекания фазовых изменений возбудимости клетки определяет ее лабильность. Лабильность, или функциональная подвижность, — это скорость протекания одного цикла возбуждения. Мерой лабильности возбудимого образования является максимальное число ПД, которое он может воспроизвести в 1 секунду. Обычно возбуждение продолжается менее 1 мс и подобно взрыву. Такой «взрыв» протекает мощно, но быстро завершается.

Каталог:fiziol
fiziol -> Лекция Общая физиология центральной нервной системы
fiziol -> Методические рекомендации по осуществлению текущего, самостоятельного и итогового контроля Методические рекомендации по организации
fiziol -> Фармвестник, №35 (398), 11. 05 Физиологические пути увеличения активности витаминов в организме человека
fiziol -> Лекция 11. Физиология вегетативной нервной системы Автономная (вегетативная) нервная система
fiziol -> Эндокринная система в пубертатном возрасте. Факторы риска
fiziol -> Лекция 10. Физиология новой коры больших полушарий
fiziol -> Литература для подготовки приведены в учебно-методическом комплексе по данной дисциплине
fiziol -> Программа составлена на основании фгос во направления 37. 03. 01 Психология. Рабочая программа одобрена на Ученом совете мисао

Поделитесь с Вашими друзьями:

БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Выберите один правильный ответ.

001. ВОЗБУЖДЕННЫЙ УЧАСТОК НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ МЕМБРАНЫ ВОЗБУДИМОЙ ТКАНИ ПО ОТНОШЕНИЮ К НЕВОЗБУЖДЕННОМУ ЗАРЯЖЕН

1) положительно

2) нейтрально

3) отрицательно

002. ВНУТРЕННЯЯ ПОВЕРХНОСТЬ МЕМБРАНЫ ВОЗБУДИМОЙ КЛЕТКИ ПО ОТНОШЕНИЮ К НАРУЖНОЙ В СОСТОЯНИИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ПОКОЯ ЗАРЯЖЕНА

1) положительно

2) нейтрально

3) отрицательно

003. УМЕНЬШЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ МЕМБРАННОГО ПОТЕНЦИАЛА ПОКОЯ ПРИ ДЕЙСТВИИ РАЗДРАЖИТЕЛЯ НАЗЫВАЕТСЯ

1) гиперполяризацией

2) реполяризацией

3) экзальтацией

4) деполяризацией

004. УВЕЛИЧЕНИЕ МЕМБРАННОГО ПОТЕНЦИАЛА ПОКОЯ НАЗЫВАЕТСЯ

1) деполяризацией

2) реполяризацией

3) экзальтацией

4) гиперполяризацией

005. ФАЗА ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯ, ВО ВРЕМЯ КОТОРОЙ ЦИТОПЛАЗМА ПРИОБРЕТАЕТ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД ПО ОТНОШЕНИЮ К НАРУЖНОМУ РАСТВОРУ, НАЗЫВАЕТСЯ

1) гиперполяризация

2) реполяризация

3) экзальтация

4) препотенциал

5) реверсия

006. В ЦИТОПЛАЗМЕ НЕРВНЫХ И МЫШЕЧНЫХ КЛЕТОК ПО СРАВНЕНИЮ С НАРУЖНЫМ РАСТВОРОМ ВЫШЕ КОНЦЕНТРАЦИЯ ИОНОВ

1) хлора

2) натрия

3) кальция

4) калия

007. БЕЛКОВЫЙ МОЛЕКУЛЯРНЫЙ МЕХАНИЗМ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЙ ВЫВЕДЕНИЕ ИЗ ЦИТОПЛАЗМЫ

ИОНОВ НАТРИЯ И ВВЕДЕНИЕ В ЦИТОПЛАЗМУ ИОНОВ КАЛИЯ, НАЗЫВАЕТСЯ

1) потенциалзависимый натриевый канал

2) неспецифический натрий-калиевый канал

3) хемозависимый натриевый канал

4) натриево-калиевый насос

008. ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАЗНОСТИ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ НАТРИЯ И КАЛИЯ МЕЖДУ ЦИТОПЛАЗМОЙ И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ ЯВЛЯЕТСЯ ФУНКЦИЕЙ

1) натриевого селективного канала

2) мембранного потенциала

3) неспецифического натрий-калиевого канала

4) натриево — калиевого насоса

009. ВСТРОЕННАЯ В КЛЕТОЧНУЮ МЕМБРАНУ БЕЛКОВАЯ МОЛЕКУЛА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ ИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ ПЕРЕХОД ИОНОВ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ С ЗАТРАТОЙ ЭНЕРГИИ АТФ, ЭТО

1) специфический ионный канал

2) неспецифический ионный канал

3) канал утечки

4) ионный насос

010. РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ МЕЖДУ ЦИТОПЛАЗМОЙ И ОКРУЖАЮЩИМ КЛЕТКУ РАСТВОРОМ НАЗЫВАЕТСЯ

1) потенциалом действия

2) препотенциалом

3) реверсией

4) мембранным потенциалом

011. В ФАЗУ БЫСТРОЙ ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ МЕМБРАНЫ УВЕЛИЧИВАЕТСЯ ДЛЯ ИОНОВ

1) калия

2) магния

3) хлора

4) натрия

012. ПЕРИОД ПОВЫШЕННОЙ ВОЗБУДИМОСТИ В ФАЗУ СЛЕДОВОЙ ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ НАЗЫВАЕТСЯ

1) абсолютной рефрактерностью

2) относительной рефрактерностью

3) субнормальной возбудимостью

4) экзальтацией

013. В ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ВОЗНИКАЕТ НА МЕМБРАНЕ УЧАСТКА НЕЙРОНА

1) сомы

2) пресинаптической

3) дендритах

4) начального сегмента аксона — аксонного холмика

014. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК ДЛЯ ВОЗБУДИМЫХ МЕМБРАН ЯВЛЯЕТСЯ РАЗДРАЖИТЕЛЕМ

1) неадекватным

2) неспецифическим

3) пороговым

4) адекватным

015. УРОВЕНЬ ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ МЕМБРАНЫ, ПРИ КОТОРОМ ВОЗНИКАЕТ ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ, НАЗЫВАЕТСЯ

1) субкритическим уровнем

2) нулевым

3) потенциалом покоя

4) критическим уровнем

016. НАТРИЕВЫЕ КАНАЛЫ ИМЕЮТ » ВОРОТА «

1) медленные активационные

2) быстрые инактивационные

3) медленные активационные и быстрые инактивационные

4) быстрые активационные и медленные инактивационные

017. ВОСХОДЯЩАЯ ФАЗА ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯ СВЯЗАНА С ПОВЫШЕНИЕМ ПРОНИЦАЕМОСТИ ДЛЯ ИОНОВ

1) калия

2) кальция

3) хлора

4) натрия

018. НИСХОДЯЩАЯ ФАЗА ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯ СВЯЗАНА С ПОВЫШЕНИЕМ ПРОНИЦАЕМОСТИ ДЛЯ ИОНОВ

1) натрия

2) кальция

3) хлора

4) калия

019. СИСТЕМА ДВИЖЕНИЯ ИОНОВ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ ПО ГРАДИЕНТУ КОНЦЕНТРАЦИИ, НЕ ТРЕБУЮЩАЯ ЗАТРАТЫ ЭНЕРГИИ, НАЗЫВАЕТСЯ

1) пиноцитозом

2) эндоцитозом

3) активным транспортом

4) пассивным транспортом

020. СИСТЕМА ДВИЖЕНИЯ ИОНОВ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ ПРОТИВ КОНЦЕНТРАЦИОННОГО ГРАДИЕНТА,

ТРЕБУЮЩАЯ ЗАТРАТЫ ЭНЕРГИИ, НАЗЫВАЕТСЯ

1) диффузией

2) облегченным транспортом

3) пассивным транспортом

4) активным транспортом

021. ФАЗА ПОЛНОЙ НЕВОЗБУДИМОСТИ КЛЕТКИ НАЗЫВАЕТСЯ

1) относительной рефрактерностью

2) субнормальной возбудимостью

3) экзальтацией

4) абсолютной рефрактерностью

022. ПЕРИОД ПОНИЖЕННОЙ ВОЗБУДИМОСТИ В ФАЗУ РЕПОЛЯРИЗАЦИИ ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯ НАЗЫВАЕТСЯ

1) абсолютной рефрактерностью

2) реверсией

3) экзальтацией

4) относительной рефрактерностью

023. СООТНОШЕНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТЕЙ МЕМБРАНЫ НЕРВНОЙ КЛЕТКИ ДЛЯ ИОНОВ КАЛИЯ И НАТРИЯ В ПОКОЕ СОСТАВЛЯЕТ

1) 1 : 0.5

2) 1 : 1.5

3) 1 : 20

4) 1 : 0.04

024. СООТНОШЕНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТЕЙ МЕМБРАНЫ НЕРВНОЙ КЛЕТКИ ДЛЯ ИОНОВ КАЛИЯ И НАТРИЯ В ФАЗУ ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯ СОСТАВЛЯЕТ

1) 1 : 0.5

2) 1 : 1.5

3) 1 : 0.04

4) 1 : 20

025. НАТРИЕВЫЕ КАНАЛЫ, ОТКРЫТИЕ КОТОРЫХ ОБЕСПЕЧИВАЕТ РАЗВИТИЕ ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ МЕМБРАНЫ ВОЗБУДИМОЙ СТРУКТУРЫ, ОТНОСЯТ

1) к неспецифическим

2) к хемозависимым

3)к потенциалзависимым

026. КАЛИЕВЫЕ КАНАЛЫ, ОТКРЫТИЕ КОТОРЫХ ОБЕСПЕЧИВАЕТ РАЗВИТИЕ БЫСТРОЙ РЕПОЛЯРИЗАЦИИ МЕМБРАНЫ, ОТНОСЯТ

1) к неспецифическим

2) к хемозависимым

3) к потенциалзависимым

027. ВЕЛИЧИНА ПОТЕНЦИАЛА ПОКОЯ БЛИЗКА К ЗНАЧЕНИЮ РАВНОВЕСНОГО ПОТЕНЦИАЛА ДЛЯ ИОНА

1) натрия

2) хлора

3) кальция

4) калия

028. РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ МЕЖДУ ЭЛЕКТРОДАМИ НАБЛЮДАЕТСЯ, ЕСЛИ ОНИ РАСПОЛОЖЕНЫ ПО ОТНОШЕНИЮ К ВОЗБУДИМОЙ КЛЕТКЕ

1) оба на наружной стороне мембраны

2) оба в цитоплазме

3) один электрод — на наружной стороне мембраны, другой — в цитоплазме

029. ПРИ ПОДПОРОГОВОМ РАЗДРАЖЕНИИ НЕЙРОНА НАБЛЮДАЕТСЯ

1) отсутствие изменений мембранного потенциала

2) гиперполяризация

3) распространяющееся возбуждение

4)локальный ответ

030. ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ АКТИВАЦИОННЫХ ВОРОТ НАТРИЕВЫХ КАНАЛОВ К ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ ОПРЕДЕЛЯЕТ

1) амплитуду ПД

2) величину мембранного потенциала покоя

3) величину натриевого равновесного потенциала

4) величину КУД

031. УВЕЛИЧЕНИЕ КАЛИЕВОГО ТОКА ВО ВРЕМЯ РАЗВИТИЯ ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯ ВЫЗЫВАЕТ

1) закрытие натриевых каналов

2) деполяризацию мембраны

3) реверсию мембранного потенциала

4) быструю реполяризацию мембраны

032. ПРИ БЛОКАДЕ КАЛИЕВЫХ КАНАЛОВ НЕЙРОНА НАБЛЮДАЕТСЯ

1) невозбудимость клетки

2) сниженная возбудимость

3) уменьшение амплитуды потенциала действия

4)замедление фазы реполяризации потенциала действия

033. ПРИ ПОЛНОЙ БЛОКАДЕ НАТРИЕВЫХ КАНАЛОВ НЕЙРОНА НАБЛЮДАЕТСЯ

1) сниженная возбудимость

2) уменьшение амплитуды потенциала действия

3) замедление фазы деполяризации потенциала действия

4) невозбудимость клетки

034. ПОВЫШЕННАЯ ВОЗБУДИМОСТЬ КЛЕТКИ В ФАЗУ СЛЕДОВОЙ ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ

1) инактивацией натриевых каналов

2) значительным уменьшением калиевого тока

3) снижением величины КУД

4) реактивацией натриевых каналов и близостью мембранного потенциала к КУД

035. РЕВЕРСИЯ МЕМБРАННОГО ПОТЕНЦИАЛА ВОЗНИКАЕТ ПРИ ДОСТИЖЕНИИ ИМ ЗНАЧЕНИЯ

1) КУД (-50 мВ)

2) вершины пика потенциала действия (+40 мВ)

3) +20 мВ

4) 0 мВ

Установите правильную последовательность.

036. СМЕНЫ СОСТОЯНИЙ МЕМБРАНЫ В ОДИНОЧНОМ ЦИКЛЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ

1.3 Следовая гиперполяризация

2.5 Следовая деполяризация

3.4 Местная деполяризация

4.2 Реполяризация мембраны

5.1 Деполяризация мембраны

037.

СМЕНЫ ФАЗ ВОЗБУДИМОСТИ ПРИ ГЕНЕРАЦИИ ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯ

1.5 Субнормальная возбудимость

2.4 Экзальтация

3.3 Относительная рефрактерность

4.2 Абсолютная рефрактерность

5.1 Латентное дополнение

Установите соответствие.

038.

ОПЫТЫ…. ЗАКЛЮЧАЮТСЯ

А.1 Первый Гальвани 1. В прикосновении к нерву

Б.2 Второй Гальвани биметаллического пинцета.

В.3 Маттеучи 2. В замыкании поврежденного и неповрежденного участка мышцы нервом нервно-мышечного препарата.

3. В набрасывании нерва одного нервно-мышечного препарата на сокращающуюся мышцу второго нервно-мышечного препарата.

039.

ПРИЧИНОЙ СОКРАЩЕНИЯ МЫШЦ В ОПЫТЕ…

9 Мембранный потенциал покоя

ЯВЛЯЕТСЯ

А.1 Первом Гальвани 1. Разность потенциалов между

Б.2 Втором Гальвани разнородными металлами пинцета.

В.3 Маттеучи 2. Разность потенциалов между поврежденной и неповрежденной поверхностями мышцы.

3. Потенциалы действия мышцы раздражаемого нервно-мышечного препарата.

040.

КАНАЛЫ…. ХАРАКТЕРИЗУЮТСЯ

А.3 Специфические 1. Отсутствием воротного механизма активации

Б.1 Неспецифические и избирательности ионной проницаемости.

2. Отсутствием воротного механизма активации,наличием избирательности ионной проницаемости.

3. Наличием воротного механизма активации, избирательности ионной проницаемости.

041.

ИОННЫЙ ТРАНСПОРТ…. ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ

А.3 Первично-активный 1. По градиенту концентрации,

Б.2 Вторично-активный без затраты энергии АТФ.

В.1 Пассивный 2. Против градиента концентрации, без затраты энергии АТФ на транспорт этого вещества.

3. Против градиента концентрации, с затратой энергии АТФ на транспорт этого вещества.

042.

В ГЕНЕЗЕ МЕМБРАННОГО ПОТЕНЦИАЛА ПОКОЯ ДИФФУЗИЯ ИОНОВ….ОБЕСПЕЧИВАЕТ

А.1 Калия 1. Создание основного компонента

Б.2 Натрия потенциала покоя.

В.3 Хлора 2. Уменьшение потенциала покоя.

3. Увеличение потенциала покоя.

4. Стабилизацию мембранного потенциала покоя.

043.

ФАЗЫ РЕФРАКТЕРНОСТИ… ОБУСЛОВЛЕНЫ

А.4 Абсолютная 1. Реактивацией части натриевых каналов

Б.1 Относительная и снижением калиевой проводимости.

2. Полной инактивацией натриевых каналов и снижением калиевой проводимости.

3. Активацией работы калий-натриевого насоса.

4. Полной инактивацией натриевых каналов и повышением калиевой проводимости.

044.

СЛЕДОВАЯ…..СОПРОВОЖДАЕТСЯ ИЗМЕНЕНИЕМ ВОЗБУДИМОСТИ

А.2 Деполяризация 1. Снижением.

Б.1 Гиперполяризация 2. Повышением.

045.

АКТИВАЦИОННЫЕ ВОРОТА НАТРИЕВЫХ КАНАЛОВ… В СОСТОЯНИИ

А.23 Открыты 1. Покоя.

Б.1 Закрыты 2. Активации.

3. Инактивации.

046.

ИНАКТИВАЦИОННЫЕ ВОРОТА НАТРИЕВЫХ КАНАЛОВ… В СОСТОЯНИИ

А.12 Открыты 1. Покоя.

Б.3 Закрыты 2. Активации.

Инактивации.

047.

ФАЗАМ ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯСООТВЕТСТВУЮТ ФАЗЫ НЕРВНОЙ КЛЕТКИ….ВОЗБУДИМОСТИ

А.3 Локальному ответу 1. Абсолютная рефрактерность.

Б.1 Деполяризации 2. Относительная рефрактерность.

В.2 Реполяризации 3. Латентное дополнение.

Г.4 Следовой деполяризации 4. Экзальтация.

Д.5 Следовой гиперполяризации 5. Субнормальная возбудимость.

048.

В СОСТОЯНИИ МЕМБРАНЫ…ВОРОТА БОЛЬШЕЙ ЧАСТИ НАТРИЕВЫХ КАНАЛОВ

А.3 Местной деполяризации 1. Быстрые открыты, медленные закрыты.

Б.2 Распространяющейся 2. Быстрые открыты, медленные открыты.

деполяризации 3. Быстрые закрыты, медленные открыты.

В.1 Реполяризации 4. Быстрые закрыты, медленные закрыты.

Г.3 Покоя

Определите верны или неверны утверждения и связь между ними

(Если утверждение верно — В, если утверждение неверно — Н, если связь между первым и вторым утверждением верна — В, если неверна — Н).

049. Натриевые, калиевые, хлорные каналы относят к специфическим, потому что эти каналы избирательно пропускают только одноименные ионы.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВВ

050. Суммарная проводимость для иона определяется числом одновременно открытых каналов, потому что специфические каналы состоят из транспортной системы и воротного механизма.

1) ВВВ

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВН

051. Ионные каналы подразделяют на специфические и неспецифические, потому что неспецифические каналы имеют только инактивационные ворота.

1) ВВН

2) ВВВ

3) НВН

4) ННН

5) ВНН

052. Неспецифические каналы меняют свое состояние при электрическихвоздействиях на мембрану, потому что неспецифические каналы не имеют воротных механизмов и всегда открыты.

1) ВВН

2) ВНН

3) ВВВ

4) ННН

5) НВН

053. Неспецифические каналы меняют свое состояние при электрических воздействиях на мембрану, потому что неспецифические каналы имеют воротные механизмы, зависящие от мембранного потенциала.

1) ВВН

2) ВНН

3) ВВВ

4) НВН

5) ННН

054. Специфические каналы всегда открыты, потому что они не имеют воротных механизмов.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ВВВ

5) ННН

055. Мембрана клетки очень тонкая, но достаточно прочная оболочка, потому что мембрана состоит из белков, липидов и мукополисахаридов.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВВ

056. Поверхностная мембрана возбудимых клеток в покое электрически поляризована, потому что поверхностная мембрана имеет разный потенциал наружной и внутренней поверхности.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВВ

057. Перенос ионов против их градиентов концентрации осуществляется, потому что утечка ионов калия создает разность потенциалов между средой и аксоплазмой.

1) ВВВ

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВН

058. Бимолекулярный слой липидов является матриксом мембраны, потому что белковые молекулы образуют каналы для воды и ионов.

1) ВВВ

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВН

059. Величина мембранного потенциала покоя близка к калиевому равновесному потенциалу, потому что утечка ионов калия вносит преобладающий вклад в создание разности потенциалов между средой и аксоплазмой,

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВВ

060. Разность концентраций калия и натрия в аксоплазме и наружной среде сохраняется, потому что существует утечка этих ионов через неспецифические каналы.

1) ВВВ

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5) ВВН

061. Разность концентраций калия и натрия в аксоплазме и наружной среде сохраняется, потому что наряду с утечкой существует перенос этих ионов через мембрану против концентрационного градиента.

1) ВВН

2) ВНН

3) НВН

4) ННН

5)ВВВ

12345678910Следующая ⇒

Дата публикования: 2015-04-10; Прочитано: 952 | Нарушение авторского права страницы

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.022 с)…

ПП формируется в два этапа.

Первый этап: создание незначительной (-10 мВ) отрицательности внутри клетки за счёт неравного асимметричного обмена Na⁺ на K⁺ в соотношении 3 : 2. В результате этого клетку покидает больше положительных зарядов с натрием, чем возвращается в неё с калием. Такая особенность работы натрий-калиевого насоса, осуществляющего взаимообмен этих ионов через мембрану с затратами энергии АТФ, обеспечивает его электрогенность.

Результаты деятельности мембранных ионных насосов-обменников на первом этапе формирования ПП таковы:

1. Дефицит ионов натрия (Na⁺) в клетке.

2. Избыток ионов калия (K⁺) в клетке.

3. Появление на мембране слабого электрического потенциала (-10 мВ).

Второй этап: создание значительной (-60 мВ) отрицательности внутри клетки за счёт утечки из неё через мембрану ионов K⁺. Ионы калия K⁺ покидают клетку и уносят с собой из неё положительные заряды, доводя отрицательность до -70 мВ.

Итак, мембранный потенциал покоя — это дефицит положительных электрических зарядов внутри клетки, возникающий за счёт утечки из неё положительных ионов калия и электрогенного действия натрий-калиевого насоса.

Процессы мочевыделения (функционирование чашечек, лоханок, мочеточников), мочеиспускание, его регуляция. Нарушение выделительной функции почек (анурия, полиурия, уремия).

Регуляция процессов мочевыведения и мочевыпускания.

Поступление мочи в мочевой пузырь. Это многоэтапный процесс. Образовавшаяся моча заполняет собирательные трубки, затем чашечки различного порядка и затем почечные лоханки. Лоханки имеют систолу и диастолу. Заполнение происходит в диастолу, длится 4с. По мере растяжения лоханок возбуждаются механорецепторы, и начинается систола лоханки, длится 3 с. В это время открываются мочеточники и лоханка опорожняется. Гладкая мышца лоханки имеет автоматию.

Работа мочеточников. Гладкие мышцы мочеточника также обладают автоматией. Обеспечивают перемещение мочи за счёт перистальтических сокращений с частотой 5 в минуту.

Мочевой пузырь обладает пластическим тонусом, т. е. наполнение его до 150 мл.

Справочник химика 21

не сопровождается возбуждением рецепторов стенки, давление в пузыре не растет. Предполагают, что это обеспечивают I – II поясничные сегменты, где находятся симпатические центры.

Схема процессов при наполнении мочевого пузыря.

Наполнение → возбуждение → I – II сегмента поясничного отдела сп. мозга, повышение тонуса сфинктера и снижение тонуса стенки пузыря.

Измерение величины мембранного потенциала покоя

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Мышечного волокна

(работа в виртуальной лаборатории)

Потенциал мышечной клетки, который в течение некоторого времени не подвергалось стимуляции, называется мембранным потенциалом покоя. Существование крупных отрицательно заряженных частиц (остатков от молекул) во внеклеточном пространстве и действия Na⁺— K⁺-насосов приводят к преобладанию за пределами мышечной клетки положительных зарядов, а внутри клетки отрицательных (поляризация).

Цель. Продемонстрировать и измерить мембранный потенциал покоя мышечного волокна.

Ход работы.

1. Подключите электроды вольтметра к внутренней среде мышечного волокна и к его поверхности («ввести электроды»).

2. Наблюдайте за показаниями вольтметра на экране монитора, регистрируйте изменения мембранного потенциала.

3. Определите величину разности потенциалов на экране вольтметра.

4. Если есть необходимость осуществить эксперимент повторно, предварительно извлеките электроды («извлечь электроды»).

5. Опишите результаты эксперимента. Сделайте выводы.

Лабораторная работа № 4

Измерение величины мембранного потенциала действия

Мышечного волокна

(работа в виртуальной лаборатории)

Если возбуждение по нервным волокнам достигает мышечного волокна, мембранный потенциал покоя сменяется мембранным потенциалом действия, при этом мембрана мышечного волокна становится гиперпроницаемой для ионов Na⁺ (мембранные Na⁺-каналы открываются). Ионы Na⁺ в большом количестве поступают в мышечное волокно (внутри мышечного волокна теперь можно обнаружить больше положительных зарядов). Когда потенциал покоя мембраны приближается к 0, Na⁺-каналы закрываются, а К⁺-каналы открываются. Деполяризация мембраны прекращается, когда величина мембранного потенциала достигает +30 мВ (рис. 2). Начинающаяся с этого момента реполяризация, восстанавливает нормальный уровень мембранной поляризации. Период, в течение которого большое количество ионов Na+ проникает внутрь клетки, а мембрана, перезаряжаясь, утрачивает способность отвечать возбуждением на раздражители даже сверхпороговой силы, является периодом рефрактерности (невозбудимости). Потенциал действия, возникая в определенной области клетки, распространяется в виде деполяризационной волны.

Рис. 2. Потенциал действия фазы возбуждения.

Соотношение одиночного цикла возбуждения (А) и фаз возбудимости (Б).

Для А: а — мембранный потенциал покоя; б — локальный ответ или ВПСП; в — восходящая фаза потенциала действия (деполяризация и инверсия); г — нисходящая фаза потенциала действия (реполяризация); д — отрицательный следовой потенциал (следовая деполяризация); е — положительный следовой потенциал (следовая гиперполяризация).

Для Б: а — исходный уровень возбудимости; б — фаза повышенной возбудимости; в — фаза абсолютной рефрактерности; г — фаза относительной рефрактерности; д — фаза супернормальной возбудимости; е — фаза субнормальной возбудимости.

Цель. Продемонстрировать и измерить мембранный потенциал действия мышечного волокна.

Ход работы.