84592

Потенціал спокою, його параметри, механізми походження та фізіологічна роль

Доклад

Биология и генетика

Формула Нернста для розрахунку величини ПС: де R – універсальна газова стала T – абсолютна температура F – число Фарадея [K і] – концентрація іонів К в клітині [K е] – концентрація іонів К поза клітиною. Особливостями проникності мембрани клітини в стані спокою – вона проникна для іонів К та непроникна для іонів N. Цей білок на внутрішній поверхні мембрани розщеплює АТФ на АДФ та фосфат й використовує енергію що виділилась на транспортування трьох іонів N з клітини та двох іонів К в клітину. Отже за рахунок роботи НКН...

Украинкский

2015-03-19

49.49 KB

1 чел.

Потенціал спокою, його параметри, механізми походження та фізіологічна роль.

Потенціал спокою (ПС) – різниця потенціалів між зовнішньою та внутрішньою поверхнями мембрани збудливої клітини, що знаходиться в стані спокою.

Формула Нернста для розрахунку величини ПС: , де

R – універсальна газова стала, T – абсолютна температура, F – число Фарадея, [K+ і] – концентрація іонів К+ в клітині, [K+ е] – концентрація іонів К+ поза клітиною.

Механізм формування ПС пов’язаний з:

  1.  Наявністю в мембрані клітини механізмів активного транспорту речовин – натрій-калієвий насос. Він створює градієнт концентрації усередині та поза клітиною.
  2.  Особливостями проникності мембрани клітини в стані спокою – вона проникна для іонів К+ та непроникна для іонів Na+.

Найбільш важливим для створення та підтримання ПС є натрій-калієвий насос (НКН). Структурною одицею НКН є Na/К-транспортний білок, що являє собою АТФазу. Цей білок на внутрішній поверхні мембрани розщеплює АТФ на АДФ та фосфат й використовує енергію, що виділилась на транспортування трьох іонів Na+ з клітини та двох іонів К+ в клітину. Тобто в сумі з клітини за один цикл виділяється один позитивний заряд (150-600 за секунду). Таким чином, НКН є електрогенним (створює електричний струм через мембрану), але й може бути електронейтральним, коли на один іон транспортованого Na+ припадає один іон К+. Отже, за рахунок роботи НКН створюється та підтримується градієнт концентрації іонів К+ та іонів Na+ усередині та поза клітиною, а саме 145 ммоль/л іонів Na+ зовні та 12 ммоль/л всередині, 4 ммоль/л іонів К+ зовні та 155 ммоль/л всередині. Отже, концентрація іонів калію усередині клітини в 40-50 разів більша, чим поза нею, а концентрація іонів натрію, навпаки, в 10 разів менша. Варто підкреслити, що сумарна концентрація аніонів усередині та поза клітиною однакова.

Проникність мембрани для іонів визначається станом каналів мембрани. Стан каналів визначається станом їх воріт, які можуть бути відкритими (тоді через канал по градієнту концентрації можуть рухатися іони) та закритими. Канали мембрани є селективними, тобто, пропускають одні іони та не пропускають, або дуже погано пропускають інші іони. В стані спокою мембрана збудливої клітини проникна для іонів К+ (відкриті калієві канали) та непроникна для іонів Na+ – майже всі натрієві канали закриті. Це є причиною того, що іони К+ виходять з клітини через калієві канали по градієнту концентрації, а аніони Na+ зайти в клітину не можуть, хоча є градієнт концентрації. Іони К+, виходячи з клітини, виносять позитивний заряд на зовнішню поверхню мембрани. Крупномолекулярні органічні аніони залишаються в клітині й зумовлюють негативний заряд на внутрішній поверхні мембрани.

МЕТОДИ РЕЄСТРАЦІЇ ПС

ПОЗАКЛІТИННИЙ

метод пошкодження

ВНУТРІШНЬОКЛІТИННИЙ

мікроелектродний

При реєстрації ПС методом пошкодження об’єктом дослідження є який-небудь орган, наприклад, скелетний м’яз. Його пошкоджують шляхом розрізу та прикладають електроди до пошкодженої та непошкодженої поверхонь. Стрілка гальванометра при цьому відхиляється. Це говорить про наявність різниці потенціалів між пошкодженою поверхнею м’яза (аналог внутрішньоклітинного середовища) та її непошкодженою поверхонею (аналог зовнішньої мембрани).

При внутрішньоклітинному методі реєстрації об’єктом дослідження є окрема клітина, яку поміщають в плазму чи фізіологічний розчин. Там знаходиться один реєструючий електрод. Другий електрод (мікроелектрод) обережно вводиться усередину клітини. До проколу мембрани промінь осцилографа іде по нульовій лінії  між електродами немає різниці потенціалів. В момент проколу мембрани промінь приладу різко відхиляється від 0 у негативну частину системи координат і протягом годин може перебувати на такому рівні.

Внутрішньоклітинна реєстрація ПС дає змогу оцінити його параметри:

1. Полярність – те, що в момент проколу промінь відхиляється у негативну сторону, говорить про те, що внутрішня поверхня мембрани клітини заряджена негативно відносно зовнішньої.

2. Величина – ступінь відхилення променя від нуля, відповідає величині ПС. Величина ПС збудливих клітин складає 70-90 мВ. Варто наголосити, що величина ПС оцінюється по модулю, без врахування знака!

3. Сталість у часі – якщо, на клітину не діють які-небудь фактори, то ПС не змінюється (промінь йде паралельно нульовій лінії).

Так як величина ПС оцінюється по модулю, то деполяризацією називають будь-яке зменшення величини ПС, а гіперполяризацією – його збільшення.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

8039. Факторы и условия формирования личности 24.15 KB
  Факторы и условия формирования личности Охарактеризуем основные внутренние и внешние факторы развития личности. Фактор (от лат. factor - делающий, производящий) - движущая сила, причина, существенное обстоятельство в каком-либо процессе, я...
8040. Осуществление педагогического процесса в древние времена. 27.56 KB
  Осуществление педагогического процесса в древние времена. Приблизительно в IV тысячелетии до н. э. по берегам Персидского залива в междуречье Тигра и Евфрата, заселенном шумерскими народами, возникает ряд рабовладельческих государств (Шумер, Аккад, ...
8041. Педагогическая мысль и система воспитательных институтов достигли высокого уровня в Древней Греции к IV в. до н.э. и в Риме — к концу I в. до н.э 25.32 KB
  Педагогическая мысль и система воспитательных институтов достигли высокого уровня в Древней Греции к IV в. до н.э. и в Риме - к концу I в. до н.э. Именно в античности сложились педагогические идеалы, послужившие образцом для последующих эпох. В...
8042. Развитие образования и воспитания в Средние века 28.53 KB
  Началом отсчета европейского Средневековья считается 476 г., когда под натиском германских племен пала Римская империя. В этот период на смену рабовладельческому обществу новое общество с феодальными отношениями, оплотом которого стало христианство....
8043. Педагогика Ушинского 25.33 KB
  В своем философском развитии Ушинский шел от идеализма к материализму, однако путь этот остался незавершенным. Хорошо изучив различные философские системы, критически используя положительные элементы этих систем, он стремился выработать свое, самост...
8044. Наследие педагога и писателя А.С. Макаренко 30.27 KB
  Наследие педагога и писателя А.С. Макаренко обычно ассоциируется прежде всего с понятием коллектив. Исследования показывают, что этот термин закрепился в его творчестве лишь в конце 20-х годов. Исследования показывают также, что используя термин ко...
8045. Педагогические идеи В. А. Сухомлинского 23.46 KB
  Педагогические идеи В А Сухомлинского В центре воспитательной системы, созданной Василием Сухомлинским, находится ребенок с его активностью, интересами, индивидуальными творческими способностями. Главная задача педагогического коллектива школы...
8047. Исследование причин развития фиброза костного мозга при миелопролиферативных заболеваниях путем анализа воздействия тромбоцитарных факторов на мезенхимные стволовые клетки 451.5 KB
  ВВЕДЕНИЕ Хронические миелопролиферативные заболевания (ХМПЗ) - это гетерогенная группа клональных заболеваний стволовых клеток крови, характеризующаяся избыточной пролиферацией клеток миелоидного ряда и относительно нормальным уровнем их созрев...