На головну

Механізм виникнення потенціалу спокою

  1. E) фотон не володіє масою спокою
  2. o створення механізмів виконання цільових програм на всіх рівнях (регіональному, національному та глобальному).
  3. SWOT-аналіз як метод оцінки потенціалу фірми
  4. Аварії та вибухи апаратів, що працюють під тиском, та причини їх виникнення
  5. Акомодація, її механізм. Зміна акомодації з віком.
  6. АЛГОРИТМ ПРОЕКТУВАННЯ СГП. РІШЕННЯ БЕЗПЕКИ ПРИ ПРОЕКТУВАННІ СГП. РОЗРАХУНОК КОРДОНІВ НЕБЕЗПЕЧНИХ ЗОН МОНТАЖНОГО МЕХАНІЗМУ.
  7. Аналіз і проектування кулачкових механізмів

Неважко бачити, що в клітинах є умови, при яких між клітиною і міжклітинної середовищем повинна виникати різниця потенціалів:

1) мембрани клітин добре проникні для катіонів (в першу чергу - калію), в той час як проникність мембран для аніонів набагато менше;

2) концентрації більшості речовин в клітинах і в міжклітинної рідини сильно розрізняються (порівняйте зі сказаним на стор.). Тому на мембранах клітин виникатиме подвійний електричний шар ( "мінус" на внутрішній стороні мембрани, "плюс" на зовнішньої), і на мембрані повинна існувати постійна різниця потенціалів, яку і називають потенціалом спокою. Кажуть, що мембрана в стані спокою поляризована.

Вперше гіпотезу про аналогічну природі ПП клітин і діффузіонногопотенціала Нернста висловив в 1896 р студент Військово-медичної академії Ю. В. Чаговець. Зараз ця точка зору підтверджена численними експериментальними даними. Правда, між вимірюваними значеннями ПП і обчисленими за формулою (1) є деякі розбіжності, але оніоб'ясняются двома очевидними причинами. По-перше, в клітинах находітсяне один катіон, а багато (K, Na, Ca, Mg і ін.). Це можна врахувати, замінивши формулу Нернста (1) на більш складну формулу, виїденого Гольдманом:

 де Рk - проникність мембрани для калію, рNa Що ж для натрію, рCl - то ж для хлору; [К +] e - концентрація іонів калію поза клітини, [К +] i - то ж всередині клітини (аналогічно для натрію і хлору); многоточием позначені відповідні члени для інших іонів. Іони хлору (і інших аніонів) йдуть в напрямку, протилежному іонів калію і натрію, тому значки "е" і "i" для них поставлені в зворотному порядку.

Розрахунок за формулою Гольдмана дає значно краще збіг з експериментом, однак деякі розбіжності все ж залишаються. Це пояснюється тим, що що при виведенні формули (2) не розглядалася робота активного транспорту. Облік останнього дозволяє домогтися практично повної згоди з досвідом.

19. Натрієві і калієві канали в мембрані і їх роль в біоелектрогенеза. Ворітної механізм. Особливості потенціалзавісімих каналів. Механізм виникнення потенціалу дії. Стан каналів і характер іонних потоків в різні фази ПД. Роль активного транспорту в біоелектрогенеза. Критичний мембранний потенціал. Закон «все або нічого» для збудливих мембран. Рефрактерність.

З'ясувалося, що селективний фільтр має «жорсткої» структурою, тобто не змінює свій просвіт в різних умовах. Переходи каналу з відкритого стану в закрите і назад пов'язані з роботою не селективного фільтра, воротного механізму. Під воротними процесами, що відбуваються в тій чи іншій частині іонного каналу, яка називається воротами, розуміють будь-які зміни конформації білкових молекул, що утворюють канал, в результаті яких його пара може відкриватися або закриватися. Отже, воротами прийнято називати функціональні групи білкових молекул, які забезпечують воротні процеси. Важливо, що ворота приводяться в рух фізіологічними стимулами, тобто такими, які присутні в природних умовах. Серед фізіологічних стимулів особливу роль відіграють зрушення мембранного потенціалу.

Існують канали, які управляються різницею потенціалів на мембрані, будучи відкритими при одних значеннях мембранного потенціалу і закритими - при інших. Такі канали називаються потенціалзалежне. Саме з ними пов'язана генерація ПД. З огляду на їх особливу значущість все іонні канали біомембран поділяють на 2 типи: потенціалзалежні і потенціалнезавісімие. Природними стимулами, які керують рухом воріт в каналах другого типу служать не зрушення мембранного потенціалу, а інші чинники. Наприклад, в хіміочувствітельних каналах роль керуючого стимулу належить хімічним речовинам.

Істотним компонентом потенціалзалежне іонного каналу є сенсор напруги. Так називають групи білкових молекул, здатні реагувати на зміни електричного поля. Поки немає конкретних відомостей про те, що вони собою являють і як розташовані, але зрозуміло, що електричне поле може взаємодіяти в фізичному середовищі тільки з зарядами (або вільними, або пов'язаними). Було припущення, що сенсором напруги служить Са2+ (Вільні заряди), так як зміни його змісту в міжклітинної рідини призводять до таких самих наслідків, як і зрушення мембранного потенціалу. Наприклад, десятикратне зниження концентрації іонів кальцію в інтерстиції еквівалентно деполяризації плазматичної мембрани приблизно на 15 мВ. Одн-ко надалі виявилося, що Са2+ необхідний для роботи сенсора напруги, але сам не є ним. ПД генерується навіть тоді, коли концентрація вільного кальцію в міжклітинному середовищі падає нижче 10 ~8 моль. Крім того, зміст Са2+ в цитоплазмі взагалі мало впливає на іонну провідність плазмолеми. Очевидно, сенсором напруги служать пов'язані заряди - групи білкових молекул, що володіють великим дипольним моментом. Вони занурені в ліпідний бішар, якому властиві досить невисока в'язкість (30 - 100 сп) і низька діелектрична проникність. До такого висновку привело вивчення кінетичних характеристик руху сенсора напруги при зрушеннях мембранного потенціалу. Цей рух є типовим струм зміщення.

Сучасна функціональна модель натриевого потенціалзалежне каналу передбачає існування в ньому двох типів воріт, які працюють в протифазі. Вони відрізняються інерційними властивостями. Більш рухливі (легкі) названі m-воротами, більш інерційні (важкі) - h - воротами. У спокої h-ворота відкриті, m - ворота закриті, рух Na + по каналу неможливо. При деполяризації плазмолеми ворота обох типів приходять в рух, але в силу неоднаковою інерції m-ворота встигають

відкритися раніше, ніж закриються h-ворота. В цю мить натрієвий канал відкритий і Na + спрямовується по ньому в клітку. Запізнення руху h-воріт щодо m-воріт відповідає тривалості деполяризационного фази ПД. Коли ж h-ворота закриються, потік Na+ крізь мембрану припиниться і почнеться реполяризация. Потім відбувається повернення h - і m - воріт в початковий стан. Потенціалзалежне натрієві канали активуються (включаються) при швидкій (стрибкоподібної) деполяризація плазматичної мембрани. ,

ПД створюється за рахунок швидшої дифузії крізь плазматичну мембрану іонів натрію в порівнянні з аніонами, що утворюють з ним солі в міжклітинному середовищі. Отже, деполяризация пов'язана з входженням в цитоплазму катіонів натрію. При розвитку ПД в клітці не накопичується натрій. При порушенні спостерігається вхідний і вихідний потоки натрію. Виникнення ПД обумовлене не порушенням іонних концентрацій в цитоплазмі, а падінням електричного опору плазматичноїмембрани внаслідок підвищення її проникності для натрію.

Як вже говорилося, під дією порогового і надпорогового подразників збудлива мембрана генерує ПД. Для цього процесу характерний закон "все або нічого. Він є антітетой градуально. Сенс закону полягає в тому, що параметри ПД не залежить від інтнетсівності подразника. Як тільки досягається КМП, зміни різниці потенціалів на збудливою мембрані визначаються тільки властивостями її потенціалзавісімих іонних каналів, які забезпечують вхідний струм. Серед них зовнішній стимул відкриває тільки найчутливіші. Інші відкриваються за рахунок попередніх, вже незалежно від подразника. Кажуть про спантанном характері процесу залучення в трансмембранний перенос іонів все нових потенціалзавісімих іонних каналів. Тому амплітуда. Тривалість, крутизна переднього і заднього фронтів ПД залежить тільки від іонних градіетнов на клітинній мембрані і кінетичних характеристик її каналів. Закон «все або нічого» - характерна властивість одиночних клітин і волокон, обладающтх збудливою мембраною. Більшості багатоклітинних утворень він не властивий. Виняток становлять структури, організовані за типом синцития.

 



потенціал спокою | рЕФРАКТЕРНИХ

Пасивний і активний транспорт. | Формула Фіка. проникність мембран | Механізми пасивного транспорту | Транспорт гідрофільних речовин | властивості каналів | Деякі деталі транспорту по каналах | активний транспорт | Магнітні властивості тканин | Біоелектрогенеза, його основні умови. Механізм виникнення потенціалу спокою. Рівняння Нернста і Гольдмана. Поняття про вимірювання потенціалу спокою (Мікроелектродна техніка). | Вимірювання биопотенциалов. Поняття про мікроелектродної техніці. |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати