Mecanismul pompei de potasiu de sodiu. Într-un singur ciclu, NKN transferă 3 ioni Na + din celulă și 2 ioni K + în celulă. Din cauza asta. că molecula proteinei integrale poate fi în 2 poziții. Molecula de proteine care formează canalul are un situs activ care se leagă fie Na +, fie K +. În poziția (conformație) 1, este în interiorul celulei și poate atașa Na +. Enzima ATPază, care descompune ATP la ADP, este activată. Din această cauză, molecula se transformă într-o conformație 2. În poziția 2, ea este întoarsă în afara celulei și poate atașa K +. Apoi, conformația se modifică din nou și ciclul se repetă.
Canalele ionice sunt proteine integrale care asigură transportul ionic pasiv de-a lungul gradientului de concentrație. Energia pentru transport este diferența în concentrația de ioni de ambele părți ale membranei (gradientul ionic transmembranar).
Canalele neselective au următoarele proprietăți:
• Toate tipurile de ioni sunt trecute, dar permeabilitatea ionilor K + este mult mai mare decât pentru alți ioni;
• Întotdeauna în stare deschisă.
Canalele selective au următoarele proprietăți:
• este trecut un singur tip de ioni; pentru fiecare tip de ioni există un fel de canale;
• poate fi în una din cele 3 stări: închisă, activată, inactivată.
Permeabilitatea selectivă a canalului selectiv este asigurată de un filtru selectiv, care este format dintr-un inel de atomi de oxigen încărcați negativ, care este localizat la cel mai îngust punct al canalului.
Schimbarea stării canalului este asigurată de funcționarea mecanismului porții, care este reprezentat de două molecule de proteine. Aceste molecule de proteine, așa-numitele porți de activare și porți de inactivare, schimbând conformația lor, pot suprapune canalul ionic.
În repaus, porțile de activare sunt închise, poarta de dezactivare este deschisă (canalul este închis). Când sistemul de semnal poartă este activat, porțile de activare se deschid și transportul ionic pornește prin canal (canalul este activat). Cu o depolarizare semnificativă a membranei, poarta de inactivare se închide și transportul de ioni se oprește (canalul este inactivat). Când nivelul PP este restabilit, canalul revine la starea inițială (închisă).
În funcție de semnalul care declanșează porțile de activare, canalele ionice selective sunt împărțite în:
• canalele chemosensibile - un semnal pentru deschiderea porților de activare este o modificare a conformării proteinei receptorului asociate receptorului ca urmare a atașării unui ligand la acesta;
• potențiale canale senzoriale - un semnal pentru deschiderea porților de activare este o scădere a PCD (depolarizarea) membranei celulare la un anumit nivel, numit nivelul critic al depolarizării (EDD).
Mecanismul de generare a potențialului de acțiune
Neuronul, spre deosebire de alte celule, poate fi excitat. Prin excitația neuronului se înțelege generarea potențialului de acțiune de către neuron - unde de excitație, transmisă prin membrana celulei vii în procesul de transmitere a impulsului nervos.
Deoarece curentul electric trece prin direcția de polarizare, PP crește - acesta este un fenomen de hiperpolarizare. Când curentul trece în direcția opusă, PP scade - depolarizarea.
PP poate fi redus doar la un anumit punct. După ce PP scade la 0, se schimbă polaritatea și în celulă apare un proces electric de propagare - potențialul de acțiune (PD).
În membrană există multe canale care permit ionilor să treacă prin. Există mecanisme de transport: chelatori, etc. Dar există un canal care lucrează împotriva gradientului electric - canale consumatoare de energie.
La un anumit nivel, canalele de sodiu sunt deschise - un nivel critic de depolarizare. Acesta este cu 10-15% mai mic decât nivelul de polarizare a repausului. Acestea sunt canale dependente de potențial. Acestea, spre deosebire de canalele de potasiu, sunt întotdeauna deschise, ele funcționează numai după un nivel critic de depolarizare, valoarea potențialului membranar la care apare PD.
Imediat ce canalul se deschide, ionii de sodiu intră în citoplasma neuronului din mediul intercelular. care sunt de aproximativ 50 de ori mai mari decât în citoplasmă. Această mișcare a ionilor este o consecință a unei simple legi fizice: ionii se mișcă de-a lungul unui gradient de concentrare. În acest fel. Ioniții de sodiu intră în neuron, sunt încărcați pozitiv. Cu alte cuvinte, prin membrană, va curge curentul de ioni de sodiu care va muta potențialul membranei către depolarizare, adică va scădea polarizarea membranei. Mai mulți ioni de sodiu intră în citoplasma unui neuron, cu atât membrana se depolarizează mai mult. Potențialul membranei va crește, dezvăluind un număr tot mai mare de canale de sodiu. În interior, există mai multe cationi K + și Na +. Dar acest potențial nu va crește infinit, ci numai până devine aproximativ +55 mV. Acest potențial corespunde celor prezente în neuron și în afara concentrațiilor de ioni de sodiu, așa că se numește potențialul de echilibru al sodiului. Amintiți-vă că în rest, membrana a avut un potențial de -70 mV, atunci amplitudinea absolută a potențialului ar fi de aproximativ 125 mV.
După atingerea echilibrului de sodiu, canalele de sodiu sunt închise cu un dop proteic. Aceasta este așa-numita "inactivare de sodiu". Membrana devine impermeabilă la ionii de sodiu. Pentru ca potențialul membranei să revină la starea inițială de odihnă. este necesar ca un curent de particule pozitive să părăsească celula. Aici, canalele de economisire a energiei - pompa de sodiu-potasiu - ajung la salvare. Avem nevoie de energie suplimentară, obținută prin scindarea 3-fosfatului (ATP) la 2-fosfat (ADP). Acest sistem returnează celula la nivelul inițial de polarizare a membranei. Aceste canale funcționează tot timpul. Canalele consumatoare de energie sunt independente potențial. Ca rezultat al acestor procese, membrana neuronului revine la o stare de repaus (-70 mV) iar neuronul se pregătește pentru următorul act de excitație.
Regula "tot sau nimic": indiferent de modul de a acționa asupra celulei, până la nivelul depolarizării, nu generează PD. Dacă celula creează un PD, atunci numai PP corespunzător (PD direct proporțional cu PP). Această regulă funcționează numai în afara celulei.
Trace procese: după un anumit timp după generarea unui PD, indiferent ce face cu celula, acesta nu poate genera un PD nou, astfel încât nivelul inițial de depolarizare nu a fost încă restabilit. Această perioadă refractară, celula nu reacționează la nimic.
După un timp, există un PD modificat - o perioadă de refracție relativă (răspunde fie unui PD mai mare sau mai mic). Numai după restaurarea PP, celula poate crea un PD normal. PD nu poate fi adăugat. PD apare în movonul axonului - acesta este locul în care membrana soma trece în axon. PD nu este un proces de gradient. PD - modificați sarcina membranei.
8. Mecanism de propagare a potențialului de acțiune de-a lungul fibrei
PD apare în movonul axonului - acesta este locul în care membrana soma trece în axon. Potențialul este împărțit pe fibră. Membrana începe să se depolarizeze la punctul potențial al potențialului, iar potențialul se deplasează spre locul învecinat etc. În fibrele nervoase, impulsul se mișcă aproape fără pierdere, deoarece Fiecare PD apare într-o locație nouă. Pe PD Myelinated.parts este întotdeauna același.
În fibra nemyelinată principiul este același, dar curentul electric funcționează numai pe interceptele Ranvier. PD este întotdeauna nou, dar este identic cu cel precedent pe un militar. (conducta salto-motor). PD pare să sară peste o altă secțiune a axonului (viteza exercițiului este crescută)
9. Potențial de acțiune și proprietățile sale
Se întâmplă în movila axonului
Durata PD = 1-2 ms
După generarea PD, apare o perioadă de refracție, egală în timp cu PD
Valoarea PD = +50 mV, valoarea absolută (amplitudinea oscilației) = 125 mV.
PD nu poate fi adăugat.
Se întinde de-a lungul fibrei nervoase.
Nivelul PD este direct proporțional cu nivelul PP.
PD începe să se dezvolte numai atunci când nivelul critic al depolarizării este atins și are o valoare constantă care nu depinde de puterea stimulului. (Regula "tot sau nimic")
10. Regula "tot sau nimic"
PD se dezvoltă în conformitate cu legea "tot sau nimic" - potențialul de acțiune se dezvoltă numai atunci când începe avalanșa de deschidere a canalelor de sodiu, adică când se atinge pragul și apoi toate canalele posibile vor fi deschise. Numărul de canale de sodiu din celulă este o constantă. Gradul maxim de depolarizare la vârful potențialului de acțiune este determinat de cantitatea de sodiu care intră, număr de canale de sodiu. Prin urmare, amplitudinea potențialului de acțiune pentru o anumită celulă este o constantă.
Regula "Totul sau nimic": PD începe să se dezvolte numai atunci când atinge un nivel critic de depolarizare și are o valoare maximă constantă, independentă de puterea stimulului.
11. potențiale postsynaptice intracelulare și proprietățile lor
PD, care intră în finalul presinaptic, determină separarea mediatorului de cleftul sinaptic. Când mediatorul ajunge la sfârșitul postsynaptic, se leagă la receptorii de pe membrana postsynaptică, apare un potențial postsynaptic excitator miniatural (EPSP) - aproximativ 0,05 mV. Acest potențial local nu este suficient pentru a schimba starea celulei. Cu toate acestea, multe EPSP apar odată, ele, spre deosebire de PD, sunt rezumate. pentru a atinge un nivel critic de depolarizare. Când se ajunge la CUD, începe generația PD. EPSP-urile pot fi adăugate împreună numai dacă apar simultan, în mod sincron (în acest caz PP nu are timp să se recupereze și depolarizarea membranei crește).
Uneori, ejectările spontane ale mediatorului din capătul presinaptic rezultă din coliziuni accidentale de vezicule și membrane. Cu toate acestea, AP nu apare în acest caz din cauza dimensiunii mici a EPSP.
Pe lângă procedeele de excitație, pe membrană pot apărea procese inverse de inhibare. Frânarea în Adunarea Națională nu este un proces pasiv de lipsă de activitate, ci o activitate activă de blocare. În cazul inhibiției, pe membrană apar non-EPSP, dar potențiale postsynaptice inhibitorii, TPPS. Când apare EPSP, membrana este hiperpolarizată. TPPS nu determină o scădere, ci o creștere a diferenței de potențial de pe membrană, ceea ce împiedică formarea PD. Pe membrană se formează curenți convergenți, adică hiperpolarizarea "curge" spre axon din toate locurile unde a avut loc efectul inhibitor. TPSPs apar atunci când anionii intră în celulă, care trec ușor prin canale. Cel mai adesea este Cl-.
Era de obicei. că diferiți mediatori sunt responsabili pentru apariția EPSP și TPIP. Principalii mediatori inhibitori sunt GABA (în zonele corticale și subcortice) și glicina (pe periferie și CM). Cu toate acestea, se crede acum că mediatorul nu este responsabil pentru generarea de EPSP sau TPSP (GABA poate declanșa, de asemenea, un efect de activare). Mediatorul, atunci când atinge membrana postsynaptică, se leagă de receptor, care la rândul său afectează proteina G specifică care activează proteinele canalului de ioni. Proteina G se leagă de mesager-mediator, ceea ce afectează funcționarea canalului ionic. În funcție de activitatea acestei proteine G, sunt deschise canalele anionice sau cationice și, prin urmare, se generează fie EPSP, fie TPPP.Proprietățile lățimii de bandă a memoriei:
Se întâmplă numai în locul în care a fost afectat mediatorul. De obicei, este un dendrit sau soma.
Valoare = 0,05 mV
Spre deosebire de PD, sunt rezumate.
12. Refractoritatea, procesele de urmărire a potențialului de acțiune.
Secțiunile nesecate (în repaus) ale membranei fibroase sunt negative în interior. Între regiunile excitate și neconcurente ale membranei, apare o diferență de potențial și începe să curgă un curent. Curentul de ieșire depolarizează porțiunea de fibre inexecată învecinată. Excitația se mișcă de-a lungul fibrei într-o singură direcție și nu poate merge în altă direcție. deoarece după excitarea porțiunii de fibre, se produce refracția în ea - zona de excitabilitate. Perioada refractară este o operație activă a pompei de sodiu-potasiu, care recuperează diferența în concentrațiile ionilor K + și Na + în interiorul și exteriorul caracteristica celulară a celulelor Quiescent, adică PP. În acest fel. de ceva timp, ambasadorul generației de celule PD, indiferent ce se întâmplă cu celula, nu poate genera PD - aceasta este o perioadă absolut refractară. Este aproximativ egal cu durata PD (1-2 ms). După un timp, când diferența de concentrație a fost parțial restabilită, poate apărea un PD modificat - aceasta este o perioadă de refracție relativă. Numai după reconstrucția completă a PP, celula poate genera un PD normal.
Procesele "Trace": perioada de refractivitate relativă și perioada de refracție absolută.
Perioada de refracție absolută, perioada în care celula nu reacționează la nimic, nu răspunde.
Perioada de refracție absolută este perioada în care celula fie întâlnește un PD mai mare sau mai mic.
13. Ce reflectă nivelul critic al depolarizării membranei și semnificația ei digitală.
Nivelul critic al depolarizării este de obicei de aproximativ -50 mV, care este de 10-15% din valoarea PP; PP scade cu 10-20 mV.
Când se atinge nivelul critic al depolarizării, permeabilitatea membranei pentru ionii Na + crește brusc (canalele de ioni de sodiu dependente de potențial se deschid). Începe flux de ioni de Na + intensiv în celulă datorită deschiderii avalanșă de canale de ioni (cu cât depolarizarea canalelor ionice mai deschise), procesul de depolarizare are loc foarte repede. QDC reflectă începutul creșterii rapide a valorii PD, de fapt, începutul generației sale.
14. Pompa ionică și potențialul membranei
În membrană există potențiale consumatoare de energie, canale independente. care funcționează în mod constant.
Pompa de ioni este un sistem de transport care asigură transportul ionic cu o cheltuială directă de energie împotriva concentrațiilor și gradientelor electrice. Pompa de ioni este un mecanism activ pentru menținerea gradientilor de concentrație ai diferitelor ioni în interiorul și în exteriorul celulei.
Pompa de potasiu de sodiu pompează ionii de sodiu din neuron și pompează ionii de potasiu în citoplasmă. Acestea necesită energie suplimentară, obținută prin scindarea 3-fosfatului (ATP) la 2-fosfat (ADP). Acest sistem returnează celula la nivelul inițial de polarizare a membranei. Datorită activității acestor canale (ele sunt numite și canalul de pompare sau pompa de ioni) consumă în mod constant de energie în cușcă creată de diferența în concentrațiile ionilor: concentrația ionilor intracelular de potasiu este de aproximativ 30 de ori mai mare decât concentrația în afara celulei, în timp ce concentrația de ioni de sodiu in celula sunt foarte mici aproximativ 50 de ori mai puțin decât în afara celulei. Proprietatea membranei de a menține în mod constant diferența în concentrațiile de ioni între citoplasmă și mediu este caracteristică nu numai a celulelor nervoase, ci și a oricărei celule. Ca rezultat, între citoplasmă și mediul extern asupra potențialului membranei celulare se produce: citoplasmă celulei este încărcată negativ de aproximativ 70mV în ceea ce privește mediul extern al celulei. Numai ionii de potasiu participă la crearea acestui potențial, în legătură cu care acest potențial se numește "potențialul de potasiu al odihnei" sau pur și simplu "potențialul de odihnă". PP
Pompa de potasiu de sodiu joacă un rol cheie în restabilirea nivelului de concentrație a ionilor K + și Na + în perioada de refracție imediat după generarea PD.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: