Локальный ответ, КУМП, ПД, его фазы, ионный механизм, виды импульсного ответа, следовой потенциал

Биоэлектрические процессы развиваются на мембране клеток и представлены потенциалом покоя (ПП) и потенциалом действия (ПД).

Последовательность развития событий при кодировании информации можно представить в виде следующей схемы:

Информация → клетка → изменение ПП → локальный ответ → разновидности импульсной активности.

Роль мембраны.

1. Барьерная функция связана с наличием бислоя липидов, обеспечивающего избирательную проницаемость для жирорастворимых молекул и почти полную непроницаемость для ионов.

2. Транспртная функция связана с работой белковых каналов, по которым ионы перемещаются через мембрану.

Виды ионных каналов.

А. По способу открытия различают хемочувствительные и потенциалзависимые;

Б. По скорости открытия и закрытия – быстрые и медленные;

Каналы могут быть в открытом и закрытом состоянии. Открытие каналов приводит к пассивному транспорту ионов по градиенту концентрации и, как следствие, изменению заряда мембраны.

3. Рецепторная функция. Мембрана содержит рецепторы к химическим веществам. Взаимодействие данного вещества с рецептором открывает хемочувствительные ионные каналы и возникает ответ клетки на информацию, переданную гуморальным путем.

ПОТЕНЦИАЛ ПОКОЯ И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА. ПП - это разность потенциалов между наружной и внутренней сторонами мембраны. Внутри заряд отрицательный, снаружи – положительный.

Величина ПП: скелетные мышцы - 60-90 мВ, нейрон - 50 - 80 мВ

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПП.

1. Роль мембраны. В покое мембрана полупроницаема. Открыты каналы для К и практически все каналы для Na закрыты.

2. Роль ионов. В клетке существуют ионные градиенты. Внутри клетки преобладают ионы К (в 30 – 50 раз больше, чем снаружи). Na внутри находится в основном в связанном состоянии или в компартментах, т.е. иммобилизован. Снаружи клетки больше свободного Na (в 10 раз больше, чем внутри) и в 30 раз больше Cl.

МЕХАНИЗМ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПП.

Ионы К⁺ пассивно по градиенту концентраций выходят из клетки. Внутри остаются крупные анионы, которые не могут пройти через каналы для мелкого иона К и создают отрицательный заряд внутренней стороны мембраны. Снаружи заряд положительный. Но мембрана несколько проницаема для Na (идет внутрь и снижает разность потенциалов, создаваемую К).

Nа – К насос. Механизм поддержания мембранного потенциала и ионных градиентов.

Концентрационный градиент К и Na поддерживается ионным насосом. Так называют систему энергозависимого переноса ионов через мембрану против концентрационного градиента: с помощью переносчиков ионы транспортируются из растворов с меньшей в растворы с большей конценцентра -цией. Переносчиком для Na и К является Nа – К зависимая АТФ – аза. На 3 удаленных иона Na из клетки, в клетку возвращается 2 иона К. Такой перенос ионов сопровождается увеличением внутренней отрицательности, а насос называется электрогенным. Если же насос переносит эквивалентное количество ионов, то заряд мембраны при этом не меняется. (электронейтральным)

Изменения ПП. Снижение внутренней отрицательности называется деполяризацией, повышение – гиперполяризацией.

Критический уровень мембранного потенциала (КУМП) – такое значение потенциала покоя, при достижении которого открываются потенциалзависимые каналы для натрия и возникает ПД.

Локальный ответ. Возникает в локальном участке в ответ на действие химических или электрических стимулов, составляющих 30 – 90% от порогововой силы раздражения. В итоге происходит открытие каналов для Na (в некоторых образованиях для Ca).Возникает деполяризация мембраны, которая быстро сменяется реполяризацией, не достигнув КУМП.

Свойства локального ответа:

- не распространяется

- не зависит от силы раздражения

- способен к суммации.

Возбудимость во время локального ответа повышена.

Локальный ответ играет важную роль в деполяризации мембраны до критического уровня, что является необходимым условием возникновения ПД.

ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ (ПД), ЕГО ФАЗЫ, ИОННЫЙ МЕХАНИЗМ.

ПД – это быстрые колебания ПП под влиянием порогового или сверхпорогового раздражения.

Условия возникновения ПД – пороговая сила раздражения:

- достаточная длительность раздражения

- достаточная скорость нарастания раздражения.

Схема ПД. Ео – Ек = порогу раздражения. Восходящая фаза называется деполяризацией, называется деполяризацией, нисходящая – реполяризацией.

При достижении ПП значения Ек открываются быстрые потенциалзависимые каналы для Na, который лавиной устремляется внутрь клетки и снижает внутреннюю отрицательность сначала до 0, а затем возникает перезарядка мембраны – овершут.

При перезарядке мембраны до +20 -30 мВ происходит инактивация натриевых каналов и начинается процесс реполяризации: