A lehetséges az idegsejtek pihenni - studopediya
jelek idegsejtek át formájában akciós potenciálok (AP) -, rövid elektromos impulzus halad át a membránokon. Azonban, neuron nyugalmi belső negatív töltésű képest külső felülete, azaz. E. Van egy stabil membrán potenciál vagy maradék potenciál (PP), amely átlagosan -70 mV.
Mérésére, a PP és a többi elektromos aktivitását idegsejtek üvegszűrő alkalmazásával mikroelektród - egy cső, egy erősen feszített és vékonyított tip átmérője kisebb legyen, mint 1 mikron; Ebben az esetben a mikroelektródával, piercing a membrán egy neuron, ez nem okoz jelentős károkat. Üreges csövek töltött KCI sóoldattal, hogy a villamos vezetőképesség. Míg az elektróda hegye az extracelluláris környezetbe, arrow mikrovoltméterrel nullára (ábra. 3.5). Abban az időben nem szúrja a neuron membránpotenciál csökkenés rögzítjük le arra a szintre, PP, és ha nem szorít az elektróda képest az idegsejt, a potenciális gyakorlatilag változatlan maradt.
3.5 ábra. Regisztráció lehetséges idegsejt nyugalmi, és - a valós képet, amely lehetővé teszi, hogy összehasonlítsuk a méret a neuron és az elektródák a kísérletekben felhasznált; b - regisztráció áramkör nyugalmi potenciál bevezetésével a hegye a mikroelektródát neuron; 1 - a sejtmagba; 2 - intracelluláris elektród; 3 - voltmérő
nyugalmi potenciál függ a tulajdonságait a neuronális membránok és ion egyensúlyt idegszövet. Kimutatták, hogy a nagy koncentrációja ionok belül és kívül egy idegsejt jelentősen változik; így, a tintahal axon K + ionok a citoplazmában 20-30-szer nagyobb, mint a külső; Na + ion és a Cl - körülbelül 10-szer kisebb; Ca 2+ kívülről legfeljebb 20-30 alkalommal.
Létrehozása az ilyen ionegyensúlyára végzi speciális fehérjéket szivattyúk. A legfontosabb az aktivitását az idegrendszer a nátrium-kálium ATP-áz (Na +. K + pumpa). Ez a nagy protein (megközelítőleg 1000 aminosav), ágyazott a membrán, a belső felületén a kötőhely Na + és az ATP, valamint a külső felület - a K + (3.6 ábra.).
Az első lépésben a hurok Na +. K + pumpa rögzíti citoplazmájában három ionok Na + ATP-molekula és használatával, majd a szükséges energiát ATP bomlási molekula szivattyút megváltoztatja térbeli konfigurációját, a Na + ionok szabadulnak a sejten kívül, és az extracelluláris közegbe. Szivattyú rögzíti két ion K +, és visszatér az eredeti konfiguráció. Ennek eredményeként a K + ionok bejutnak a citoplazmában, és a pumpa készen áll egy új ciklusra. Az átviteli folyamat, hogy a sejt K + ionok energiát igényel, hogy úgy kapjuk felbomlása ATP ADP és foszforsav (F).
A sebesség ennek a folyamat lehet nagyon magas - akár 600 Na + ionok másodpercenként. A tényleges neuronok határozza meg a rendelkezésre álló intracelluláris Na + és meredeken növekszik, amikor a penetráció kívülről. A hiánya esetén kétféle ion szivattyú működése leáll. Specifikus méreg, hogy gátolja az Na +. K + pumpa, egy toxin a növényi eredetű strofantin csatlakozott a K + kötőhely.
Ábra. 3.6. Reakcióvázlat Na +. K + szivattyú: → - hozama ionok Na + szállítása a sejteket és a K + ionok
Hasonló közlekedési rendszerek léteznek Cl - ionok és Ca 2+. Ebben az esetben, a klór ionok eltávolítása a citoplazmából az extracelluláris közegben, és kalcium-ionok általában át sejtorganellumoké - EBL csatornák és a mitokondriumok.
A előfordulása maradék potenciál jól léteznie kell a membrán a idegsejt-ioncsatornák nyitott, miáltal a membrán áteresztővé válik specifikus ionok, amelyek szabadon mozoghatnak a citoplazma és az extracelluláris környezetbe. A legfontosabb, hogy a megjelenése PP folyamatosan nyitott (áramlás) és + csatornákat. Ezek fehérje molekulák, amelyek specifikusan belül járaton kialakítva, hogy át a K + ionok.
Azonban, az ilyen diffúziós nem okoz kiegyenlítési kálium-ion koncentráció belül és a sejten kívül, mivel a párhuzamos kimenet K + a sejt úgy válik egyre több bal nélkül pár pozitív töltésű anionok (negatív töltésű ionok); mivel a diffúzió K + a citoplazmában egy neuron negatív elektromos töltés halmozódik (ábra. 3,7, a). Vonzása a kationok (pozitív töltésű ionok), ez egyre inkább akadályozza a kilépési K + ki a sejtből. Ennek eredményeként, a kimenet a K + csak addig tart, amíg az erő a diffúzió (koncentráció nyomás) és az erőt a villamos mező egyenlővé válik. A lényeg az egyensúly és az megfelel a nyugalmi potenciál.
Ábra 3.7. A szerepe a K + ionok előfordulásának és fenntartása a nyugalmi potenciál (PP): és - előfordulása PP a diffúziója következtében fellépő K + ionok révén folyamatosan nyitott ioncsatornák (IR); ⊕ - K + ionok; # 8854; - negatív ion pár; b - változása PP eltávolítása után a K + az extracelluláris közegbe és kívül K + az extracelluláris közegben; 1 - PP műszak eltávolítása után a külső K + közeget (diffúziós növekedés); 2 - eltolódás PP hozzáadásával K + a külső közegben (diffúziós csökkenés)
ion áramot, amikor a PP nem áll meg, hiszen folyamatosan nyitott csatornák és a K + tovább mozog a membránon keresztül, de az ionok száma, hogy belépett a ketrecbe, és kijött belőle, most kiderül, ugyanaz. Ez az úgynevezett dinamikus egyensúly - az egyenlőség két ellentétes folyamat. Ha az intenzitás az egyik folyamatok változnak, az egyensúlyi pont tolódik: mesterséges koncentrációjának növekedése a K + az extracelluláris közegben legyengített diffúziós; néhány ionok lehet húzni a sejtbe, és a PP elmozdul felfelé. Amikor tartalmának csökkentésére kálium-ionok az extracelluláris környezet fokozott diffúzió, és PP elmozdul lefelé (ábra. 3.7, b). Mindezek a jelenségek, amelyek kémiai és fizikai törvényeket. Ott Nernst-egyenlet, amely lehetővé teszi, hogy kiszámítja a szint PP, ismerve a belső és külső K + koncentráció:
ahol R, T és F - három fizikai jellemzői (gázállandó, abszolút hőmérséklet és ennek megfelelően a Faraday állandó); expresszió logaritmusának (2,3 RT / F) a test hőmérsékletén egyenlő 61,5 mV. Decimális logaritmusa aránya K + ion koncentráció az extracelluláris tápközegben ([K +] NAR) és a citoplazmában ([K +] EXT) van -1,30 a -1,48, és az arány az 1/20 és 1/30 arányban; PP megfelelő értékek egyenlő lesz -80 mV és -91 mV; míg az egyensúlyi állapot a sejtek megjelent kevesebb, mint 1% K + ionok.
Ugyanakkor ellentmondás van a számított szintje PP és PP valódi sejt, amely általában valamivel alacsonyabb abszolút értékben. Emelő PP annak köszönhető, hogy egy másik típusú folyamatosan nyitott ioncsatornák - a nátrium, amely lényegesen kisebb, mint a kálium, de az őket alkotó ionok Na + a sejtbe pozitív töltést, növelheti a PP.
Bejövő aktuális Na + (szivárgási áram), hogy csökkentse a abszolút értéke a PP teszi neuron több gerjeszthető. Minél több a kúszóáram neuron Na + (folyamatosan nyitott Na + -csatornák), annál könnyebb okozhat akciós potenciál.
A szerepe a K + ionok a formáció, hogy hozzon létre PP „alap”, kissé túlbecsülte a potenciális különbség a citoplazma a neuron és a külső környezet, a szerepe ionok Na + - egy „szerelvény” PP minden egyes neuron genetikailag előre meghatározott szintre ingerelhetőség. Minél több a nátrium a külső környezet, és a membrán - a nátrium-csatorna, a magasabb (kisebb abszolút értékben) a szintje PP. Így lehetővé válik, hogy alkotnak mind gerjeszthető neuronok (szükséges ébrenlét rendszerek vagy rövid távú memória) és a kis ingerlékeny neuronok (például motoros ravaszt program).
A szivárgási áram kompenzálja a munka Na + Na +. K + pumpa. Ha mérgezés strofantinom NYÁK lassan felfelé mozog, a nullához közelít.
A membrán a idegsejtjeit PP is van egy bizonyos permeabilitást a Cl - ionok. Általában ez kissé magasabb, mint a permeabilitás ionok Na +. és hozzájárulását a kialakulását a PP figyelembe venni a kiterjesztett változata a Nernst-egyenlet:
ahol Pk. PNA és RCL - permeabilitása a membrán a megfelelő ionok (hozzávetőleges aránya 1,00: 0,04: 0,15).
Az utolsó tényező, amely befolyásolja a szint PP - hatással van a elektrogén Na +. K + pumpa. Csere minden ciklusban három nátrium-ionok két káliumion szivattyú csökkenti a teljes számát pozitív töltésű ionok a citoplazmában, és annak aktivitását csökkenti PP (növelik az abszolút érték). Hozzájárulás szivattyú hatás elektrogén Na + függ a szivárgási áram. de jellemzően kevesebb, mint néhány mV.
Így a végső szintje a nyugalmi potenciál határozza meg a kölcsönhatása számos tényező, a fő amelyek belépő és azt elhagyó K + áramok. bemeneti áram a Na + és Na + aktivitás. K + pumpa. A végső értéke PP az eredménye a dinamikus egyensúlyi folyamatok. Ható ezek közül bármelyik, eltolhatja a szintet PP, és ennek megfelelően a szintet ingerlékenység idegsejtek (ábra. 3.8).
Így PP funkciója az, hogy stabilan biztosítja üzemi állapotban az idegsejtek, és amelynek PP, a neuron képes wait states, hogy mozog a „üzemmódban”. -. R e alkalmanként akciós potenciálok (ugrik potenciálkülönbség a, információ továbbítása CNS).
Ábra. 3.8. Szerepet játszó tényező a kialakulását PP: I - diffúziója K + ionok révén folyamatosan nyitott káliumcsatornák (PP növekedés abszolút érték); II - Na +. K + pumpa (. Három csere Na + K + két elektrogén hatást és PP növekedés abszolút értékben); III - diffúziója Na + ionok révén folyamatosan nyitott nátrium-csatornák: szivárgási áram, csökkentett nagyságú PP; → - az ionok mozgását Na +; → - mozgása K +
