КАРАГАНДИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ
КАФЕДРА – медицинской биофизики и информатики
Лекция: Потенциал действия нервного волокна и других возбудимых
тканей. Молекулярные механизмы.
ПО ООD 012 МВ 1112 - МЕДИЦИНСКОЙ БИОФИЗИКЕ
ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ: 051301 – «ОБЩАЯ МЕДИЦИНА»
051302 – «СТОМАТОЛОГИЯ
КУРС – 1
Продолжительность 50 минут
Составитель:
доцент, к.б.н.
____________ И.М. Риклефс
Караганда 2007 г.
Утверждена на заседании кафедры
Протокол №_____
от "____"__________200___г
Зав.кафедрой доцент ______________ Б.К. Койчубеков
Цель лекции: Изучить физические и физико-химические механизмы генеза мембранного потенциала. Показать молекулярную основу происхождения мембранных потенциалов и их роль в проведении возбуждения. Обосновать роль изменения скорости передачи информации в изменении функционального состояния организма.
ПЛАН
1.ЭЛЕКТРОТОНИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ И ЛОКАЛЬНЫЙ ОТВЕТ.
1.1. Электрон в клетках вытянутой формы.
2. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МЕХАНИЗМОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПОТЕНЦИАЛОВ МЕМБРАН.
|
|
2.1 Метод фиксации потенциалов.
2.2 Метод локальной фиксации напряжения (пэтч-кламп).
2.3. Ионные токи при возбуждении
Временной ход Na+ и К+ - токов и изменений проводимости.
3. ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ.
Изменения мембранного потенциала нервных и мышечных клеток (волокон), возникающие при прохождении электрического тока через мембрану, принято разделять на пассивные (электротонические) и активные.
Электротонические изменения потенциала определяются как пассивными (линейными) характеристиками самой мембраны, так и кабельными свойствами всего волокна.
Простейшей моделью является сферическая клетка.
Для приложения тока и регистрации мембранного потенциала служат внутриклеточные электроды. При включении тока const положительного направления входящие в клетку положительные заряды постепенно разряжают мембранную емкость и таким образом деполяризуют мембрану. Соответственно отводящим электродом регистрируют быструю деполяризацию в начале толчка тока. Однако очень скоро деполяризация замедляется, поскольку при смещении мембранного потенциала от уровня покоя нарушается равновесие ионов токов, и во время деполяризации больше ионов К+ выходит из клетки. Этот противоположный поток положительных ионов через мембрану удаляет какую-то долю заряда, внесенного электрическим током, и разряд мембранной емкости замедляется. В конце концов деполяризация при постепенном уменьшении ее скорости достигает конечного уровня при котором ионный ток через мембрану равен электрическому току, приложенному с помощью электрода, и тогда дальнейший разряд мембранной емкости прекращается. Сдвиг потенциала, вызываемого толчком тока, и называется электротоническим потенциалом или электротоном.
|
|
Согласно предложенной схеме мембраны при равномерном распределении тока конечный уровень, или амплитуда электротонического потенциала, пропорционален сопротивлению мембраны (величине обратной проводимости) ионным токам. Скорость нарастания электротонического потенциала в самом начале определяется только емкостью мембраны; в это время протекает только емкостный ток. Когда возникает противоположно направленный поток ионов через мембрану, потенциал начинает экспоненциально меняться с показателем –t/t, где t- время, а t - постоянная времени мембраны, равная произведению сопротивления на емкость. В разных клетках t составляет от 5 до 5мс.