Az akciós potenciál (citológia)
Mivel az akciós potenciál mentén halad az axon, a változás a polaritás a membránok. Hotel Na + és K + őrzés ioncsatornák nyílnak és záródnak, mint a membrán elér egy küszöbértéket potenciális válaszul egy jelet egy másik neuron. Az elején az akciós potenciál a Na + csatornák és Na + beköltözik a axon, ami vált ki. Repolarizáció akkor jelentkezik, amikor a K + csatornák és K + ki az axon. Ez létrehoz egy változás a polaritás között a külső és belső sejtek. Az impulzus végighalad az axon az egyik irányba a axonterminál, ahol a jeleket kapcsolódnak más neuronok.
Az akciós potenciál - hullám izgalom. Navigáljon a membránon keresztül egy élő sejt. A megjelenése az akciós potenciál (eltérés a nyugalmi potenciál) - jelenség kísérő a folyamat ingerület átvitel, gyors pillanatnyi változását a potenciális egy kis területen a membrán a gerjeszthető sejtek (neuron izomrostok vagy mirigyek.), Hogy a külső felülete ennek része válik a negatívan töltött képest szomszédos részei a membrán, mivel a belső felületén válik pozitív töltésű tekintetében a szomszédos részeket a membrán.
- Az akciós potenciál a fizikai alapja az ideg vagy izom impulzus. játszik jelet (szabályozó) szerepet.
Ábra. 1. sematikus töltéseloszlásbeli ellentétes oldalán a membrán az ingerelhető sejtek nyugalmi állapotban (A) és abban az esetben az akciós potenciál (B) (lásd. Magyarázat a szövegben).
Az akciós potenciálok változhat azok jellemzői típusától függően a sejtek, sőt a különböző részein a membrán az azonos cellában. A legjellemzőbb példa a különbségek: az akciós potenciál a szívizom és az akciós potenciál a legtöbb neuronokat. Azonban az alapja minden lehetséges intézkedés a következő jelenségeket:
- A membrán az élő sejtek polarizált - a belső felületén van negatívan töltött képest a külső annak a ténynek köszönhető, hogy az oldatban közel a külső felületén nagyszámú pozitív töltésű részecskék (kationok), és közel a belső felület - nagyobb számú negatív töltésű részecskék (anion).
- A membrán szelektív permeabilitása - való átjárhatósága különböző részecskék (atomok vagy molekulák) függ a méret, az elektromos töltése, kémiai tulajdonságai.
- A membrán a gerjeszthető sejtek gyorsan változtatni a pronitsaemost egy bizonyos típusú kationok, így a pozitív töltését az átmenet a kívülről befelé (1. ábra).
Az első két ingatlan közös az összes élő sejt. A harmadik - jellemző a gerjesztett szöveti sejtek érvelni, hogy a membránok képesek generálni és magatartási akciós potenciálok.
Fázis Az akciós potenciál- Predspayk - a folyamat lassú depolarizáció depolarizáció kritikus szintre (helyi gerjesztés helyi reakció).
- Peak potenciális tüske vagy abból egy emelkedő része (membrándepolarizáció), és a csökkenő rész (membrán repolarizáció).
- Trace negatív potenciál - a kritikus szintet, hogy az eredeti szintre a a membrán depolarizációját eredményezi polarizációs (követés depolarizáció).
- A pozitív nyoma potenciál - a növekedés a membránpotenciál és a fokozatos visszatérést a kezdeti érték (hiperpolarizáció).
Ábra. 2. A. sematikus ábrázolása egy idealizált akciós potenciál. B. Az igazi akciós potenciál piramis neuronokat patkány hippokampusz. Forma valódi akciós potenciál általában eltér az idealizált.
A polarizáció a membrán egy élő sejt különbsége miatt ion készítmény, annak belső és külső oldallal. Amikor egy sejt közelében található (gerjesztett) állapotban az ionok a membránon keresztül létrehoz egy viszonylag stabil potenciális különbség, az úgynevezett nyugalmi potenciál. Ha bevezetjük az elektród élő sejtben, és mérje meg a nyugalmi membránpotenciál, akkor azt a negatív érték (-70 - -90 mV). Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a teljes töltés a belső oldalán a membrán lényegesen kisebb, mint a külső, de mindkét oldalon, és tartalmaz kationok és anionok. Kívül - egy nagyságrenddel több nátriumion. kalcium és a klór. belül - a kálium-ionok és a negatívan töltött fehérje molekulák, aminosavak, szerves savak, foszfátok, szulfátok. Meg kell értenünk, hogy beszélünk a felületi töltés a membrán - az egész környezet és a belső és külső sejtek töltésű semleges.
membránpotenciál változtatható hatására különböző ingerekre. Mesterséges inger lehet elektromos áram, hogy a külső vagy belső oldalán a membrán révén az elektróda. In vivo inger gyakran a kémiai jelet a szomszéd cella keresztül belépő szinapszis vagy diffúz átviteli keresztül az extracelluláris környezetbe. Offset membránpotenciál előfordulhat a negatív (hiperpolarizáció), illetve pozitív (depolarizáció) oldalán.
Az akciós potenciál az idegszövet, általában akkor fordul elő során depolarizáció - ha a membrán depolarizációját a neuron elér egy bizonyos küszöbértéket, vagy meghaladja azt, a sejt gerjeszti, és a teste, hogy az axonok és dendritek kiterjesztése hullám elektromos jelet. (A valós körülmények között a test a neuron jellemzően fellépő poszt-szinaptikus potenciálok, amelyek nagyon különböznek az akciós potenciál a természetben - például, hogy nem engedelmeskednek az elv a „mindent vagy semmit” E potenciálok alakulnak át akciós potenciált egy speciális területe a membrán - .. axondomb, hogy akciós potenciál nem vonatkozik a dendritek).
Ábra. 3. A legegyszerűbb mutató diagram két membrán nátrium-csatornák nyitott és zárt állapotban, illetve,
Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a sejtek membrán ioncsatornák - a fehérje molekulák pórusokat képez a membrán, amelyen keresztül ionok át a belső oldalán, hogy a külső membrán, és fordítva. A legtöbb csatorna ionospetsifichny - nátrium csatorna halad lényegében csak nátrium-ionokat, és nem továbbítja a többi (ezt a jelenséget nevezik szelektivitás). Membrán szöveti ingerelhető sejtek (az idegek és izmok) tartalmaz nagyszámú feszültség-kapuzott ioncsatornák képesek gyorsan reagálni az elmozdulás a membránpotenciál. Membrándepolarizáció viszont előidézi nyitó az első feszültség-függő nátrium-csatornákat. Amikor egyidejűleg nyitja elég nátrium-csatornák pozitív töltésű nátrium-ionok rohanó rajtuk keresztül egy belső oldalán a membrán. A hajtóerő ebben az esetben biztosítja a koncentrációgradiens (a külső oldalon a membrán sokkal több pozitív töltésű nátrium-ionok, mint a sejtek belsejében) és a negatív töltés belsejében a membrán (lásd. Ábra. 2). Az áramlás a nátrium-ionok okoz nagyobb és nagyon gyors változás a membrán potenciál, és amely az úgynevezett akciós potenciál (az irodalomban jelölt PD).
A törvény szerint a „mindent vagy semmit”, a sejtmembrán gerjeszthető szövet, vagy nem válaszol egy ingerre egyáltalán, vagy a felelős, lehetséges, hogy a pillanatnyilag érvényben. Azaz, ha az inger túl gyenge, és még nem érte el, egy akciós potenciál nem fordul elő egyáltalán Ugyanakkor, a küszöb inger hatására az akciós potenciál azonos amplitúdójú. mint inger a küszöbértéket. Ez nem azt jelenti, hogy az amplitúdó az akciós potenciál mindig ugyanaz - az azonos membránnal vannak a különböző államokban, lehet akciós potenciálok eltérő az amplitúdója.
A gerjesztés után neuron egy időben olyan állapotban van, abszolút refrakter. ha nincs jel is gerjeszti, majd ismét belép egy fázis relatív refrakter. amikor is gerjeszti csak az erős jeleket (a PD amplitúdó kisebb lesz, mint máskor). Refrakter periódus következik be, mert a gyors inaktivációs nátrium áram, azaz a nátrium csatorna inaktivációs (lásd. Alább).
Terjedése az akciós potenciál [szerkesztés]
A elterjedése akciós potenciáljának myelinhüvellyel rostok [szerkesztés]
Azáltal demieiinezett rost halad folyamatosan a PD. Ingerület kezdődik terjedésének elektromos mező. Alakult PD miatt az elektromos mező képes depolarizálása a membránnal szomszédos egy kritikus szintet, ami a szomszédos részét generálja új PoA. PD maguk nem mozognak, akkor eltűnnek ugyanazon a helyen van. Jelentős szerepe van a kialakult egy új PD játsszák utoljára.
Ha intracelluláris elektród irritálják az axon a középső, majd a PD kerül kiosztásra mindkét irányban. Általában PD mentén húzódik az axon egy irányban (távol a test az idegvégződéseket a neuron), bár a membrán depolarizációját eredményezi fordul elő mindkét oldalán a részen, ahol a pillanatban származik PDP. Egyoldalú magatartás PD által biztosított tulajdonságai nátrium-csatornák - megnyitása után egy darabig inaktivált, és nem lehet kinyitni bármely értékek membránpotenciál (tűzálló tulajdonság). Ezért a közeljövőben a testrészhez a cella, ahol már „telt” PD, akkor nem merül fel.
Ceteris paribus PD mentén axon terjedési gyorsabb, mint a nagyobb átmérőjű szálak. Ahogy tintahal óriás axon PD meghosszabbíthatja szinte ugyanolyan sebességgel, mint és myelinhüvelyes rostok gerincesek (körülbelül 100 m / c).
A elterjedése akciós potenciáljának myelinhüvelyes rostok [szerkesztés]
On mieiinezett szál PD kiterjed szakaszosan (ugrásszerű magatartás). A myelinhüvelyes rostok jellemző feszültség-kapuzott ioncsatornák koncentrációja csak azokon a területeken csomópontjainak Ranvier; Itt a sűrűsége 100-szor nagyobb, mint a membránok myelinhüvellyel szálak. A területen a mielin hüvely feszültségfüggő csatornák majdnem ott van. PD felmerülő egyik csomóponttól a Ranvier, az elektromos mező depolarizálja a szomszédos membránt interception egy kritikus szintet, ami a megjelenése ezekben az új POA, azaz gerjesztési halad lépésenként az egyik a másik lehallgatás. Abban az esetben, nem az egyik csomópontja Ranvier PDP gerjeszti a 2., 3., 4. és 5. akár elektromos szigetelés. létre a mielin tengelykapcsolók csökkenti disszipáció az elektromos mező. Ez növeli a sebességét szaporítás PD myelinhüvelyes rostok képest demielinezett. Továbbá, myelinhüvelyes rostok vastagabb és az elektromos ellenállás kisebb, mint a vastagabb szálakat, ami szintén növeli a sebességét ingerületvezetés a myelinhüvelyes rostok. Másik előnye, ugrásszerű van a hatékonyság szempontjából az energia, mivel a gerjesztett csak csomópontjainak Ranvier, amely terület kevesebb, mint 1% a membrán, és ezért, hogy szignifikánsan kevésbé energia visszanyerésére transzmembrán gradiensek a Na + és K +. költségek miatt az esemény PD, amelyet be lehet állítani egy nagyfrekvenciás kisülés megy végig az idegrostok.
Ahhoz, hogy megértsük, mennyire hatékony vezetési sebesség növelhető rovására a mielinhüvely az impulzus terjedési sebessége elegendő összehasonlítani a demieiinezett és velős, amely az emberi idegrendszerre. Amikor a szálak átmérője körülbelül 2 mikron és távollétében a mielinhüvely lesz a sebessége
1 m / s, és a jelenlétében is gyenge mielinizáció ugyanazon átmérőjű szálak - 15-20 m / s. A nagyobb átmérőjű szálak, amelyek egy vastag héj mielinovovoy sebesség akár 120 m / s.
Meg kell azonban jegyeznünk, hogy a terjedési sebessége akciós potenciál a membránon keresztül egyetlen idegrost nem állandó - különböző körülményektől függően, ez a sebesség is jelentősen csökkenthetők, és ennek megfelelően növeli vissza egy bizonyos kezdeti szintet.
Aktív membrán tulajdonságai [idézet]
Az áramkör szerkezet a sejtmembránon.
Aktív tulajdonságait a membrán, amely a megjelenése az akciós potenciál, elsősorban viselkedése alapján a feszültségfüggő nátrium (Na +) és kálium (K +) csatornák. A kezdeti szakaszban a PD képződik befelé után nátriumáramra kálium-csatornák nyitására és a K + -current kilépő membránpotenciál visszatér az eredeti szintre. A kezdeti koncentrációja ion ezután nátrium-kálium pumpa.
Ennek során a PD csatornák mozognak, hogy az államtól: Na + csatorna három alapvető államok - zárt, nyitott és inaktivált (valójában egy bonyolult dolog, de ez a három elég leírni), K + csatornák két - zárt és nyitott.
Viselkedés csatornák részt vesznek a kialakulását AP által leírt hővezetés és keresztül vyschilyaetsya átviteli koefficiensek.
átviteli koefficiensek származnak Hodgkin és Huxley. [1] [2]
GK kálium vezetőképesség egységnyi területen [S / cm] [szabály]
dn / dt = \ alpha_n (1 - n) - \ beta_n n \),