Biyopotansiyeller.

Biyopotansiyel kavram? ve t?rleri. Biyopotansiyellerin do?as?.

Dinlenme potansiyelinin nedeni. Sabit Goldman potansiyeli.

Aksiyon potansiyelinin olu?umu ve a?amas? i?in ko?ullar.

Aksiyon potansiyeli olu?turma mekanizmas?.

Biyopotansiyellerin kay?t y?ntemleri ve deneysel ?al??mas?.

Biyopotansiyel kavramlar? ve t?rleri. Biyopotansiyellerin do?as?.

biyopotansiyeller– canl? sistemlerdeki herhangi bir potansiyel fark: h?cre ve ?evre aras?ndaki potansiyel fark; h?crenin uyar?lm?? ve uyar?lmam?? k?s?mlar? aras?nda; Ayn? organizman?n farkl? fizyolojik durumlardaki par?alar? aras?nda.

Potansiyel fark-elektriksel gradyan- t?m canl?lar?n karakteristik bir ?zelli?i.

Biyopotansiyel t?rleri:

dinlenme potansiyeli(PP), sistemin dura?an durumunun ?zelli?i olan, canl? sistemlerde s?rekli olarak var olan potansiyel farkt?r. S?rekli akan metabolizma ba?lant?lar? taraf?ndan desteklenir.

Aksiyon potansiyeli(PD) - ge?ici s?re?lerin ?zelli?i olan h?zla ortaya ??kan ve tekrar kaybolan potansiyel fark.

Biyopotansiyeller metabolik s?re?lerle yak?ndan ili?kilidir, bu nedenle sistemin fizyolojik durumunun g?stergeleri.

Biyopotansiyellerin b?y?kl??? ve do?as?, normal ve patolojik ko?ullarda h?credeki de?i?ikliklerin g?stergeleridir.

b?y?k bir grup var elektrofizyolojik tan? y?ntemleri biyopotansiyellerin (EKG, EMG, vb.) kayd?na dayal?d?r.

Biyopotansiyellerin k?keni, iyonlar?n membrana g?re asimetrik da??l?m?na, yani. zar?n farkl? taraflar?nda farkl? iyon konsantrasyonlar?. acil sebep– membran?n se?icili?i ile belirlenen, gradyanlar? boyunca iyonlar?n farkl? dif?zyon h?z?.

biyopotansiyeller- esas olarak bir zar yap?s?ndaki iyonik potansiyeller - bu ana konumdur Biyopotansiyellerin membran teorisi(Bernstein, Hodgkin, Katz).

Dinlenme potansiyelinin nedeni. Sabit Goldman potansiyeli.

Sodyum pompas? - h?creye giri? ve ??k??lar?n? d?zenleyen bir sodyum iyonu, potasyum iyonu konsantrasyon gradyan? olu?turur ve korur.

Dinlenme durumunda h?cre esas olarak potasyum iyonlar?na kar?? ge?irgendir. H?cre zar? boyunca bir konsantrasyon gradyan? boyunca h?creden ?evreleyen s?v?ya yay?l?rlar. H?crede bulunan b?y?k organik anyonlar zar? a?amaz. B?ylece zar?n d?? y?zeyi pozitif, i? y?zeyi ise negatif olarak y?klenir.

Membran ?zerindeki y?klerdeki de?i?im ve potansiyel fark?, potasyum konsantrasyon gradyan?na neden olan kuvvetler, ortaya ??kan elektrik alan?n kuvvetleri ile dengelenene kadar devam eder, bu nedenle sistemin dura?an durumuna ula??lmaz.

Bu durumda zar boyunca potansiyel fark - dinlenme potansiyeli

Dinlenme potansiyelinin olu?mas?n?n ikinci nedeni potasyum-sodyum pompas?n?n elektrojenitesidir.

Dinlenme potansiyelinin teorik tan?m?:

Dinlenme halindeki zar?n yaln?zca potasyum ge?irgenli?i dikkate al?nd???nda, dinlenme potansiyeli ?u ?ekilde hesaplanabilir: Nernst denklemi:

R evrensel gaz sabitidir

T - mutlak s?cakl?k

F – Faraday say?s?

?T?BAREN iK h?credeki potasyum konsantrasyonudur

C eK- h?cre d???ndaki potasyum konsantrasyonu

Asl?nda, potasyum iyonlar?na ek olarak, h?cre zar? sodyum ve klor?r iyonlar?na da ge?irgendir, ancak daha az ?l??de. Sodyum gradyan? h?creye girerse, zar potansiyeli azal?r. Klor gradyan? h?creye girerse, zar potansiyeli artar.

, nerede

P belirli bir iyon i?in zar?n ge?irgenli?idir.

Aksiyon potansiyelinin olu?umu ve a?amas? i?in ko?ullar.

tahri? edici- h?creye etki eden d?? veya i? fakt?rler.

H?cre ?zerindeki uyaranlar?n etkisi alt?nda, h?cre zar?n?n elektriksel durumu de?i?ir.

Aksiyon potansiyeli, yaln?zca yeterli kuvvet ve s?reye sahip bir uyaran uyguland???nda ortaya ??kar.

E?ik g?c? bir aksiyon potansiyelini ba?latmak i?in gereken minimum uyaran g?c?d?r. Daha g??l? tahri? edici maddeler - e?ik ?st?; daha az g?? alt e?ik. Uyar?n?n e?ik g?c?, belirli s?n?rlar i?inde s?resi ile ters orant?l?d?r.

E?ik ?st? veya e?ik ?st? bir uyaran, tahri? b?lgesinde t?m zar boyunca yay?lan karakteristik bir ?ekle sahip elektriksel bir darbeye sahipse, o zaman Aksiyon potansiyeli.

Aksiyon potansiyeli a?amalar?:

Y?kselen - depolarizasyon

Azalan - repolarizasyon

hiperpolarizasyon(m?mk?n, ancak gerekli de?il)

- sitoplazman?n potansiyeli

- uyaran?n eylemi ((yukar?da) e?ik kuvveti)

e - depolarizasyon

p - repolarizasyon

d - hiperpolarizasyon

depolarizasyon a?amas?- zar?n h?zl? ?arj edilmesi: i?eride pozitif y?k, d??ar?da negatif y?k.

repolarizasyon a?amas?– zar?n y?k?n?n ve potansiyelinin ba?lang?? seviyesine d?nmesi.

hiperpolarizasyon evresi- dinlenme potansiyelinin restorasyonundan ?nce dinlenme seviyesinin ge?ici olarak a??lmas?.

Aksiyon potansiyelinin genli?i, dinlenme potansiyelinin genli?ini ?nemli ?l??de a??yor - " a?mak"(u?u?).

Aksiyon potansiyeli olu?turma mekanizmas?.

Aksiyon potansiyeli zar?n iyonik ge?irgenli?indeki bir de?i?ikli?in sonucudur.

membran ge?irgenli?i sodyum iyonlar? i?in, zar potansiyelinin do?rudan bir fonksiyonudur. Membran potansiyeli azal?rsa, sodyum ge?irgenli?i artar.

E?ik uyar?c?n?n eylemi: membran potansiyelinde kritik bir de?ere d???? (membran?n kritik depolarizasyonu) -> sodyum ge?irgenli?inde keskin bir art?? -> bir gradyan boyunca h?creye artan sodyum ak??? -> zar?n daha fazla depolarizasyonu -> proses d?ng?leri -> pozitif geri bildirim mekanizmas? devreye girer. H?cre i?ine artan sodyum ak???, zar?n yeniden ?arj olmas?na ve depolarizasyon faz?n?n sona ermesine neden olur. Membran?n i? y?zeyindeki pozitif y?k, sodyum iyonu konsantrasyon gradyan?n? dengelemek i?in yeterli hale gelir. H?cre i?ine artan sodyum al?m? sona erer, dolay?s?yla depolarizasyon a?amas? sona erer.

P K:P Na:P Cl hareketsiz 1: 0.54: 0.045,

depolarizasyon a?amas?n?n zirvesinde: 1:20:0.045.

Depolarizasyon a?amas?nda, zar?n potasyum ve klor?r iyonlar? i?in ge?irgenli?i de?i?mez ve sodyum iyonlar? i?in 500 kat artar.

repolarizasyon a?amas?: potasyum iyonlar? i?in zar ge?irgenli?i artar -> konsantrasyon gradyan? boyunca h?creden potasyum iyonlar?n?n sal?n?m? artar -> zar?n i? y?zeyindeki pozitif y?kte azalma, zar potansiyelinde ters de?i?im -> sodyum ge?irgenli?inde azalma -> zar?n ters yeniden y?klenmesi -> potasyum ge?irgenli?inde azalma, potasyumun h?creden ??k???n? yava?lat?r.

Repolarizasyon a?amas?n?n sonunda dinlenme potansiyeli geri y?klenir. Potasyum ve sodyum iyonlar? i?in zar?n zar potansiyeli ve ge?irgenli?i dinlenme seviyesine geri d?ner.

hiperpolarizasyon evresi: zar?n potasyum iyonlar? i?in ge?irgenli?i hala artm??sa ve sodyum iyonlar? i?in zaten dinlenme seviyesine d?nm??se olu?ur.

?zet:

Aksiyon potansiyeli, zar boyunca iki iyon ak??? taraf?ndan olu?turulur. Sodyum iyonlar?n?n h?creye ak??? -> membran ?arj?. Potasyum iyonlar?n?n d??a ak??? -> dinlenme potansiyelinin restorasyonu. Ak??lar b?y?kl?k olarak hemen hemen ayn?d?r, ancak zamanla de?i?mi?tir.

Aksiyon potansiyeli olu?umu s?recinde iyonlar?n h?cre zar?ndan dif?zyonu, olduk?a se?ici olan kanallar arac?l???yla ger?ekle?tirilir, yani. belirli bir iyon i?in daha fazla ge?irgenli?e sahiptirler (bunun i?in ek kanallar a?arlar).

Aksiyon potansiyeli olu?tu?unda h?cre belirli bir miktar sodyum al?r ve belirli bir miktar potasyum kaybeder. Potasyum-sodyum pompas? sayesinde bu iyonlar?n h?cre ve ?evre aras?ndaki konsantrasyonlar?n?n e?itlenmesi ger?ekle?mez.

Biyopotansiyellerin kay?t y?ntemleri ve deneysel ?al??mas? .

1. H?cre i?i atama.

Bir elektrot h?creler aras? s?v?ya dald?r?l?r, di?eri (mikroelektrot) sitoplazmaya sokulur. Aralar?nda bir ?l??m cihaz? var.

Mikroelektrot, ucu mikron ?ap?na kadar ?ekilen i?i bo? bir t?pt?r ve pipet potasyum klor?r ile doldurulur. Mikroelektrot yerle?tirildi?inde, zar ucu s?k?ca kaplar ve neredeyse hi? h?cre hasar? olu?maz.

Deneyde bir aksiyon potansiyeli yaratmak i?in h?cre, e?ik ?st? ak?mlar taraf?ndan uyar?l?r, yani. ba?ka bir elektrot ?ifti bir ak?m kayna??na ba?lan?r. Mikroelektrota pozitif bir y?k uygulan?r.

Onlar?n yard?m?yla, hem b?y?k hem de k???k h?crelerin biyopotansiyellerini ve ayr?ca ?ekirdeklerin biyopotansiyellerini kaydetmek m?mk?nd?r. Ancak en uygun, klasik ara?t?rma nesnesi, b?y?k h?crelerin biyopotansiyelleridir. ?rne?in,

Nitella PP 120 mV (120 * 10 3 V)

Dev kalamar akson PP 60mV

?nsan miyokard h?creleri PP 90 mV

2. Membran ?zerindeki voltaj?n sabitlenmesi.

Belirli bir noktada, ?zel elektronik devreler yard?m?yla aksiyon potansiyelinin geli?imi yapay olarak kesintiye u?rar.

Bu durumda, zar potansiyelinin de?eri ve belirli bir anda zardan ge?en iyon ak???n?n b?y?kl??? sabittir, bu nedenle bunlar? ?l?mek m?mk?nd?r.

3. Sinir liflerinin perf?zyonu.

Perf?zyon, oksoplazman?n ?e?itli iyonik bile?ime sahip yapay ??zeltilerle de?i?tirilmesidir. B?ylece, biyopotansiyellerin olu?umunda belirli bir iyonun rol?n? belirlemek m?mk?nd?r.

Sinir lifleri boyunca uyarma iletimi.

Aksiyon potansiyelinin ya?amdaki rol?.

aksonlar hakk?nda.

Kablo iletim teorisi.

Y?n ve h?z.

S?rekli ve tuzlu iletim.

Aksiyon potansiyelinin ya?amdaki rol? .

sinirlilik- uyaranlar?n (d?? veya i? ortam?n belirli fakt?rleri) etkisi alt?ndaki canl? h?crelerin dinlenme durumundan aktivite durumuna ge?me yetene?i. Bu durumda, zar?n elektriksel durumu her zaman de?i?ir.

uyar?labilirlik- bir uyaran?n etkisine yan?t olarak ?zel uyar?labilir h?crelerin ?zel bir zar potansiyeli dalgalanmalar? olu?turma yetene?i - Aksiyon potansiyeli.

Prensip olarak, uyar?labilir h?crelerin uyar?lmaya kar?? ?e?itli tepkileri, ?zellikle lokal bir tepki ve bir aksiyon potansiyeli m?mk?nd?r.

Aksiyon potansiyeli bir e?ik veya e?ik ?st? uyaran etki ederse olu?ur. Membran potansiyelinin kritik bir d?zeye d??mesine neden olur. Daha sonra ek sodyum kanallar? a??l?r, sodyum ge?irgenli?inde keskin bir art?? olur ve s?re? pozitif geri besleme mekanizmas?na g?re geli?ir.

Yerel yan?t e?i?in %50-70'i olan bir e?ik alt? uyaran etki ediyorsa olu?ur. Bu durumda, membran depolarizasyonu kritik olandan daha azd?r, sodyum ge?irgenli?inde yaln?zca k?sa s?reli, hafif bir art?? meydana gelir, pozitif geri besleme mekanizmas? a??lmaz ve potansiyel h?zla orijinal durumuna geri d?ner.

Aksiyon potansiyeli geli?tik?e, uyar?labilirlik de?i?ir.

Azalt?lm?? uyar?labilirlik - ba??l refrakterlik.

Tam heyecan kayb? mutlak refrakterlik.

Olarak kritik depolarizasyon seviyesine yakla??yor uyar?labilirlik artar, ??nk? zar potansiyelindeki k???k bir de?i?iklik bu seviyeye ula?mak ve aksiyon potansiyelini geli?tirmek i?in yeterli hale gelir. Uyar?labilirlik, depolarizasyon faz?n?n ba?lang?c?nda ve h?crenin stim?lasyona lokal tepkisi s?ras?nda bu ?ekilde de?i?ir.

saat zar potansiyelinin kritik noktadan uzakla?t?r?lmas? uyar?labilirlik azal?r. Depolarizasyon faz?n?n zirvesinde, h?cre ilave sodyum kanallar? a?arak tahri?e art?k yan?t veremedi?inde, mutlak bir refrakterlik durumu ba?lar.

Olarak repolarizasyon mutlak refrakterlik g?receli ile de?i?tirilir; repolarizasyon a?amas?n?n sonuna do?ru, uyar?labilirlik tekrar artar ("s?pernormallik" durumu).

Hiperpolarizasyon faz? s?ras?nda, uyar?labilirlik tekrar azal?r.

heyecan- ?zel h?crelerin e?ik ve e?ik ?st? uyaranlar?n etkisine tepkisi, aksiyon potansiyeline dayanan karma??k bir fizikokimyasal ve fizyolojik de?i?iklikler k?mesidir.

Uyar?m?n sonucu, i?inde geli?ti?i dokuya (aksiyon potansiyelinin kaynakland??? yere) ba?l?d?r.

?zel uyar?labilir dokular ?unlar? i?erir::

• kas

  salg? bezi

Aksiyon potansiyelleri, sinir lifleri boyunca uyar? iletimini sa?lar ve kas kas?lma ve gland?ler h?crelerin salg?lanmas? s?re?lerini ba?lat?r.

Bir sinir lifinde ?retilen aksiyon potansiyeli sinir d?rt?s?.

aksonlar hakk?nda.

aksonlar(sinir lifleri) - sinir h?crelerinin (n?ronlar) uzun s?re?leri.

afferent yollar- Duyu organlar?ndan merkezi sinir sistemine

Efferent Yollar CNS'den kaslara.

uzunluk- metre.

?ap ortalama olarak 1 ila 100 mikron (dev kalamar aksonunda - 1 mm'ye kadar).

Miyelin k?l?f?n?n varl???na veya yoklu?una g?re aksonlar ay?rt edilir:

miyelinli(miyelinli, etli) - miyelin k?l?f? var

miyelinsiz(amyelin, amyelin) - miyelin k?l?flar? yok

miyelin k?l?f- aksonun Schwann h?cresine (lemosit, oligodendrosit) girmesi s?ras?nda olu?an aksonu ?evreleyen ek bir ?ok katmanl? (250 katmana kadar) zar ve bu h?crenin zar?n?n akson etraf?na tekrar tekrar sar?lmas?.

miyelin- ?ok iyi bir yal?tkan.

Miyelin k?l?f 1-2 mm'de bir k?r?l?r Ranvier'in m?dahaleleri, her biri yakla??k 1 µm uzunlu?unda.

Sadece kesi?me alan?nda uyar?labilir zar d?? ortamla temas eder.

Kablo iletim teorisi.

Bir akson, bir dizi ?zellikte bir kabloya benzer: i?i bo? bir borudur, i? i?eri?i aksoplazmad?r - bir iletken (ve h?creler aras? s?v?), bir duvar - bir zar - bir yal?tkand?r.

uyarma mekanizmas?(bir sinir impulsunun yay?lmas?) 2 ad?m? i?erir:

Yerel ak?mlar?n ortaya ??kmas? ve lif boyunca bir depolarizasyon dalgas?n?n yay?lmas?.

Fiberin yeni b?l?mlerinde aksiyon potansiyellerinin olu?umu.

Yerel ak?mlar Bu b?lgelerdeki zar?n farkl? polaritesi nedeniyle sinir lifinin uyar?lm?? ve uyar?lmam?? b?l?mleri aras?nda dola??rlar.

H?crenin i?inde, uyar?lm?? alandan uyar?lmam?? alana akarlar. D??ar?da, bunun tersi do?rudur.

yerel ak?m biti?ik b?l?m?n membran potansiyelinde bir kaymaya neden olur ve bir kablodan ge?en bir ak?m gibi, fiber boyunca bir depolarizasyon dalgas?n?n yay?lmas? ba?lar.

Bir sonraki b?l?m?n depolarizasyonu kritik bir de?ere ula?t???nda, ilave sodyum ve ard?ndan potasyum kanallar? a??l?r ve aksiyon potansiyeli ortaya ??kar.

Fiberin farkl? b?l?mlerinde aksiyon potansiyeli, yay?lma y?n?ne dik olan ba??ms?z iyon ak??lar? taraf?ndan olu?turulur.

Ayn? zamanda her b?l?mde prosesin enerji kayna??, kanallardan ge?en iyonlar?n gradyanlar?, ?al??mas? ATP hidrolizinin enerjisi ile sa?lanan pompalar taraf?ndan olu?turuldu?undan.

Yerel ak?mlar?n rol?- sadece zar?n daha fazla yeni b?l?m?n? kritik bir seviyeye depolarize ederek s?recin ba?lat?lmas?.

Enerji beslemesi sayesinde sinir uyar?s? lif boyunca yay?l?r. solmadan(sabit genlik ile).

Y?n ve h?z.

Bir sinir impulsunun tek tarafl? iletimi ?u ?ekilde sa?lan?r:

tek tarafl? iletim ile sinir sisteminde sinaps varl???

uyarma seyrini tersine ?evirmeyi imkans?z k?lan sinir lifinin refrakterlik ?zelli?i

h?z yapmak ne kadar y?ksekse, fiberin kablo ?zellikleri o kadar belirgindir. de?erlendirmek i?in kullan?l?rlar sinir lifi uzunlu?u sabiti:

, nerede

D– lif ?ap?

b m– membran kal?nl???

- membran direnci

- aksoplazman?n direnci

Sabitin fiziksel anlam?: say?sal olarak e?ik alt? potansiyelin d??ece?i mesafeye e?ittir. e bir Zamanlar. Sinir lifinin uzunluk sabitinin artmas? ile iletim h?z? da artar.

Aksiyon potansiyeli (AP)- manyetik alan?n h?zl? dalgalanmas? - iyon kanallar?n?n i?leyi?inin neden oldu?u zar?n iyonik iletkenli?indeki de?i?ikliklerle ili?kili kendi kendine yay?lan bir s?re?. PD, zay?flama olmadan, yani pratik olarak genlikte bir azalma olmadan yay?l?r.

Membran boyunca PD'nin ger?ekle?tirilmesi, bir toz yolunun ate?lenmesiyle kar??la?t?r?labilir: par?ldayan barut, ?ndeki par?ac?klar? hemen tutu?turur ve alev, yolun sonuna do?ru ilerler.

Aksiyon potansiyelinin zaman ak???

S?re Aksiyon potansiyeli sinir h?cresi milisaniye (ms) birimleriyle ?l??l?r.

Aksiyon potansiyalleri Biri h?crenin i?inde, di?eri ?evreleyen ??zeltide bulunan iki elektrot taraf?ndan kaydedilen, ?ekil 2'de g?sterilmektedir. 5-3 ve 5-7.

Pirin?. 5-3. . ?eklin alt k?sm?ndaki dikey ok, -80 mV seviyesinde, tahri? edici uyaran?n ortaya ??k?? an?d?r, ilk MP seviyesidir.

Tahri? uygulama an? ile AP'nin ilk tezah?r? aras?nda bir gecikme var - gizli bir d?nem. Gizli periyot, AP'nin sinir h?cresi zar? boyunca tahri? b?lgesinden de?arj elektroduna hareket etti?i zamana kar??l?k gelir. Tahri? edici bir uyaran?n etkisi alt?nda, zar?n artan bir depolarizasyonu meydana gelir - lokal bir tepki. Ortalama -55 mV olan kritik depolarizasyon seviyesine ula??ld???nda, depolarizasyon a?amas? ba?lar. Bu a?amada, MF seviyesi s?f?ra d??er ve hatta pozitif bir de?er al?r (a?ma) ve ard?ndan ba?lang?? seviyesine d?ner (repolarizasyon a?amas?). Depolarizasyon, a?ma ve repolarizasyon a?amalar? bir AP art??? (tepe noktas?) olu?turur. Spike s?resi 1-2 ms'dir. Ani art??tan sonra, potansiyelin bozulma h?z?nda bir yava?lama vard?r - (iz depolarizasyon zamanlar?. Ba?lang?? dinlenme seviyesine ula?t?ktan sonra, genellikle bir iz hiperpolarizasyonu faz? g?zlenir. Bu eser potansiyeller onlarca ve y?zlerce milisaniye s?rebilir. .

?yonik aksiyon potansiyeli mekanizmalar?

De?i?imin ?z?nde membran potansiyeli(MP) s?ras?nda meydana gelen Aksiyon potansiyeli(PD), yalanc? iyonik mekanizmalar. ?ek. 5-7, bir sinir h?cresinin zar?ndan akan toplam iyon ak?mlar?n? g?sterir. Aksiyon potansiyeli.

Pirin?. 5-7. )