5. Активный транспорт.

А.т. – перенос молекул или ионов против градиентов с затратой энергии АТФ. К активному транспорту можно отнести различные процессы, в т.ч. экзоцитоз и эндоцитоз.

Эндоцитоз – поглощение веществ, находящихся вне клетки.

Экзоцитоз – выбрасывание веществ из клетки наружу.

Ионные помпы (насосы) – молекулы, осуществляющие активный транспорт.

Эти молекулы имеются в мембране всех клеток, активно выкачивают Na+ из клетки и закачивают K+ против градиента. Во всех клетках организма основным внутриклеточным ионом является K+, а внеклеточным – Na+. Данная асимметрия ионов (разность концентраций) поддерживается натрий-калиевым насосом. На работу этого насоса используется 1/3 всей энергии клетки, а в активно работающем нейроне на работу этого насоса использутся до 70% от всей энергии АТФ.

Механизм ионного транспорта долго не был понятен. Скорость насоса – 200 Na+/сек.

Данный насос является электрогенным, т.е. в небольшой степени формирует разность зарядов вне и внутри мембраны. Данная функция необходима для всех клеток, поскольку эта разность связана с водным балансом и поддержанием клеточного объёма.

25.02.2006

Биопотенциал.

1. Потенциал покоя (ПП) и причины его возникновеня.

2. Потенциал действя. Фазы потенциала действия.

3. Ионные механизмы потенциала действия.

4. Изменение возбудимости клетки во время потенциала действия.

1. Потенциал покоя (ПП) и причины его возникновеня.

Все живые клетки имеют мембранный потенциал, т.е. разность потенциалов между внутренней и наружной сторонам мембраны. Потенциал покоя различных клеток различается своей величиной. Напр. потенциал покоя в эритроцитах составляет -35мВ, а потенциал покоя в нейроглии равен -90мВ. Потенциал покоя можно измерить с помощью микроэлектронной техники, для чего применяются микроэлектроды (диаметр кончика 1мкм).

Причины возникновения потенциала покоя.

Внутри и вне клетки существует разная концентрация ионов:

Вне/внутри клетки:

1. Na+ - 117/30мМоль

2. K+ 3/90мМоль

3. Cl- 120/4мМоль

4. А- 0мМоль/116мМоль

Ионные механизмы потенциала покоя были впервые обнаружены в исследованиях Hodgkin, Huxley, Eccles. В результате своих опытов эти учёные сделали два наблюдения:

1. Величина мембранного потенциала в значительной степени определяется градиентом концентрации ионов калия.

2. Покоящаяся мембрана проницаема для ионов калия примерно в 25 раз больше, чем для ионов натрия или анионов.

Потенциал покоя зависит от двух транспортных белков:

1. Натрий-калиевый насос

2. Канал утечки калия

По химическому градиенту калий стремится выйти из клетки, а электрический потенциал закачивает его внутрь клетки. Равновесный потенциал нейрона наступает при -70мВ. Потенциал покоя называют также калиевым потенциалом.

2. Потенциал действия (нервный импульс).

Дальнейшее развитие эти эксперименты получили в опытах Гельмгольца, который в 1850 году измерил скорость нервного импульса у лягушки (40м/с), затем была измерена скорость нервного импульса у человека (120м/с).

Для передачи информации от клетки к клетке нейроны используют электрические (в синапсах – химические) сигналы. Расстояние передачи нервного импульса может быть очень большим Электрические сигналы нервных клеток можно разделить на два класса:

1. Локальные градуальные потенциалы. Возникают в рецепторных клетках при действии какого-либо раздражителя, а также возникают в постсинаптических клетках. Величина их потенциала зависит от силы раздражителя (градуальные). Эти потенциалы привязаны к месту возникновения и не передаются на большие расстояния (локальные).

2. Потенциалы действия. Вызываются локальными потенциалами, в отличие от которых быстро распространяются на большие расстояния и фиксированы по амплитуде и длительности.

Электрические сигналы идентичны во всех нервных клетках органима независимо от того, обеспечивают ли они процесс восприятия, или обеспечивают движение, или передают сигнал внутри ЦНС. Это универальный механизм, используемый для передачи информации в живых организмах.

Потенциал действия – это быстрое колебание мембранного потенциала. При достижении критического уровня депояризации локальный потенциал переходит в потенциал действия. Пик (spike)Следовые потенциалы.

Фазы потенциала действия:

1. Деполяризация.

2. Реполяризация.

3. Фаза инверсии заряда (перелёт, overshoot).

4. Отрицательный следовой потенциал (следовая гиперполяризация).

5. Следовая деполяризация.

Существование следовых поетнцалов отмечается в мотонейронах спинного мозга. Способность к генерации потенциала действия имеют также мышечные клетки.