Tomi: 26 IV 200

Data utworzenia 2000-05-21 12:49 Ostatnia modyfikacja: 2000-10-06
Anna M. Czarnecka
Tomi: 26 IV 200
Topic: Potencjał spoczynkowy i czynnościowy.
1.
2.
3.
4.
5.
Pojęcie pobudliwości komórki nerwowej.
Pojęcie bodźca progowego, podprogowego, nadprogowego.
Pojęcie potencjału spoczynkowego.
Mechanizm powstawania potencjału spoczynkowego.
Przewodnictwo bodźca w obrębie włókien rdzennych i bezrdzennych.
Przewodzenie to postępujące rozprzestrzenianie się pobudzenia wzdłuż błon
wypustek nerwowych.
Przekźnictwo nerwowe to proces przemieszczania pobudzenia z jednej komórki
na drugą za pośrednictwem synaps.
Ad 1.
Pobudliwość komórki – zdolność przejścia do stanu pobudzenia na skutek
działania bodźca zewnętrznego o określonej wartości → zmiana ładunku →
pobudzenie komórki. Zdolne są wszystkie komórki, ale to specyfika budowy komórki
nerwowej i występowanie połączeń synaptycznych (+ inna nerwowa + mięśniowe)
decyduje o funkcji.
Ad 2.
Bodziec progowy – minimalna wartość bodźca, która wywoła stan pobudzenia
komórki. Powoduje zatrzymanie działania pompy jonowej i wzrost przepuszczalności
błony dla jonów sodu.
Bodziec nadprogowy
Jednostka: Bodźce są różne, np. chemiczne Cn, Cp, temp., natężenie świtała,
nacisk → pobudzają tylko określony receptor → ujednolicenie w skali układu
nerwowego → impuls elektryczny po przekroczeniu progu pobudliwości =
potencjał bioelektryczny (stan pobudzenia układu nerwowego).
Ad 3.
Potencjał spoczynkowy
Zew kom.
Na+1 K+ ClWew kom.
Na+ K+ A-2 ClPotencjał jest określony i mierzony
- - 88 mV dla stałocieplnych
- - 70 mV dla zmiennocieplnych4
- +20 – +30 – potencjał czynnościowy!
Potencjał czynnościowy
Na+ K+ ClNa+ K+ A3- Cl-
WYKRES
1
Jony sodowe dyfundują trudniej potasowe (są większe), a chloru prawie swobodnie.
Aniony organiczne nie dyfundują przez błonę.
3
Aniony organiczna – za duże żeby przechodzić przez błonę.
4
Wg. Tomi, ale wg. Hosera jest to dla Bóg wie kogo, pewnie dla człowieka.
2
Strona 1 z 3
Data utworzenia 2000-05-21 12:49 Ostatnia modyfikacja: 2000-10-06
Anna M. Czarnecka
OPIS: Bodziec wyłącza pompę jonową, po jej wyłączeniu następuje swobodny
przepływ jonów i zmiana wartości potencjały (↑). W trakcie powstawania potencjały
stan komórki przechodzi do absolutnie niepobudliwego (refrakcja bezwzględna), a
w czasie refrakcji względnej wystarcza bodziec o mniejszej wartości dla pobudzenia
komórki. Jeśli potencjał jest niższy niż –88 mv, to siła bodźca musi być większa5.
UWAGA: dysproporcje w ilości jonów w płynach ustrojowych decydują o sile skurczu
mięśnia sercowego [patrz ♥]. More K+ → wydajność ♥ mniejsza.
Pobudliwość komórki nerwowej – teoria membranowa
ELEKTROGENEZA
Niepobudzona błona komórkowa neuronu jest spolaryzowana elektrostatycznie.
Możemy to sprawdzić przykładając do powierzchni błony aksonu pozostającego w
spoczynku elektrodę, drugą wprowadzimy do wewnątrz i zamkniemy obwód z
wmontowanym woltomierzem. Po stronie płynu tkankowego występuje ładunek
dodatni. Jest tam duże stężenie kationów sodowych (Na+) [ok. czternaście razy
więcej niż wewnątrz], anionów chloru (Cl) Po stronie wnętrza komórki występuje
ładunek ujemny (-70 mV). Przeważają tu białkowe aniony organiczne, oraz kationy
potasowe (K+) [ok. trzydzieści razy więcej niż na zewnątrz]. Powierzchnia zewnętrzna
błony jest naładowana dodatnio, a wewnętrzna ujemnie. Różnica ładunków to
potencjał spoczynkowy in. membranowy (wykorzystywany później do wykonania
pewnej pracy). Potencjał ten powstaje dzięki:
Różnemu stopniu przepuszczalności błony komórkowej dla różnych jonów dyfuzją ułatwiona przez kanały jonowe (większe jony Na+ dyfundują trudniej niż
K+; Cl przechodzi praktycznie bez oporów) T: jon sodowy łatwiej przenika do
wnętrza komórki
Działaniu pompy sodowo-potasowej6 (aktywny transport Na+ na zewnątrz, a K+
do wewnątrz – przeciwdziałanie dążności do wyrównania stężeń, Na-K ATP-aza
czerpie energię z hydrolizy wiązań ATP, wymaga obecności Mg++, i Ca++). Na
każde trzy Na+ wypompowane na zewnątrz , do wewnątrz dostają się dwa K+.
Ogólnie mówiąc pobudliwość polega na szybkim przejściu ze stanu spoczynku w
stan pobudzenia pod wpływem bodźca. Miarą pobudliwości jest najmniejsza siła
bodźca lub najkrótszy czas jego działania potrzebny do powstania potencjału
czynnościowego, czyli impulsu nerwowego. Minimalny bodziec wywołujący
impuls, to bodziec progowy, o najmniejszej sile, czyli podniecie minimalnej.
Bodźce słabsze (depolaryzujące błonę miejscowo) to bodźce podprogowe (mogą się
one jednak czasowo lub przestrzennie sumować). Bodziec większej siły to bodziec
nadprogowy. Bodziec progowy i nadprogowy powodują lokalne zaburzenie
elektrochemiczne. Zwiększa się przepuszczalność błony dla jonów Na+ - wnikają one
gwałtownie do cytoplazmy, K+ wylewa się na zewnątrz (otwarcie kanałów jonowych).
Znoszą częściowo lub całkowicie ładunek ujemny. (⇒) Mogą nawet nadać wnętrzu
komórki potencjał dodatni. Jest to depolaryzacja błony komórkowej. Sytuacja taka
trwa ok. 1 ms. Kiedy depolaryzacja przekracza potencjał progowy, fala jej
rozprzestrzenia się jako potencjał czynnościowy in. iglicowy7 (potencjał
czynnościowy prowadzi do depolaryzacji rejonu sąsiedniego). W czasie
5
Wg. Wiśniewskiego dokładnie odwrotnie.
Układ enzymatyczny.
7
Widoczny na oscyloskopie
6
Strona 2 z 3
Data utworzenia 2000-05-21 12:49 Ostatnia modyfikacja: 2000-10-06
Anna M. Czarnecka
zdepolaryzowania błony komórkowej neuron jest niepobudliwy, tj. w stanie refrakcji.
W refrakcji bezwzględnej żadna siła nie wywoła odpowiedzi komórki. Po czasie ok. 1
ms następuje okres refrakcji względnej - tylko bodźce progowe są nieskuteczne,
natomiast silniejsze mogą spowodować pobudzenie. Prędkość przesuwania się fali
depolaryzacyjnej jest wprost proporcjonalna do grubości włókna (opór elektryczny) i
zależy od obecności osłonek. Po włóknach bezosłonkowych – 0,3 do 2 m/s, a po
rdzennych nawet do 120 m/s. Maksymalna wartość bodźca, której przekroczenie
powoduje hamowanie lub zmęczenie to podnieta maksymalna. Po przejściu fali
depolaryzacji następuje repolaryzacja błony. Następuje przywrócenie pracy pompy
jonowej i powrót błony do stanu polaryzacji.
Zjawiska refrakcji przeciwdziałają nakładaniu się potencjałów czynnościowych na
siebie, określają dopuszczalną częstotliwość wyładowań zapewniają zachowanie
właściwego kierunku przewodzenia.
Potencjał czynnościowy powstaje jako odpowiedź na bodziec o odpowiedniej
wielkości (np. o właściwym dla komórki stężeniu lub temperaturze), powodujący
lokalne zaburzenie elektrochemiczne = lokalny wzrost przepuszczalności błony
neuronu dla określonych jonów (Na+, K+, Cl, anionów organicznych), co zmniejsza
stopień
jej
polaryzacji
(depolaryzacja)
lub
pogłębia
spolaryzowanie
(hiperpolaryzacja). Fala taka przemieszcza się wzdłuż błony neuronu. Impuls
nerwowy przekazywany jest tylko przy błonie depolaryzowanej, a hiperpolaryzacja
hamuje przewodnictwo nerwowe. Potencjał czynnościowy charakteryzuje się kilkoma
cechami:
1. Powstaje wg. zasady „wszystko albo nic”. Która oznacza, że powstanie on
zawsze, gdy bodziec osiągnie co najmniej wartość progową, przy czym jego
wartość (amplituda) nie zależy od siły bodźca. Siła jest kodowana częstotliwością
wyładowań w jednostce czasu. We włóknach nie ma strat w przewodzeniu.
Ściśle wg. tej zasady działają tylko aksony. Pozostałe części neuronów i komórek
receptorowych nie działają wg. tej zasady. Powstają w nich tzw. potencjały
stopniowe, których amplituda stopniu wzrasta wraz ze wzrostem siły działania
bodźca.
2. Jest nie wygasający.
3. Rozprzestrzenia się, przy czym przemieszcza się od miejsca powstania zawsze w
kierunku zakończenia aksonu.
Przesuwająca się depolaryzacji to impuls nerwowy.
Przewodzenie nerwowe jest uzależnione od grubości włókna – grube włókna
przewodzą szybciej, a przede wszystkim od jego budowy.
We włóknach bez osłonki mielinowej impulsy nerwowe przesuwają się ruchem
jednostajnym ze stałą prędkością 5 – 25 m/sek – ten typ przewodzenia nazwano
falowym.
Włókna rdzenne (mielinowe) przewodzą ze znacznie większą szybkością100 – 125
m/sek co jest spowodowane przeskakiwaniem impulsów nerwowych od jednego
przewężenia Ranviera do następnego. Ten typ przewodzenia nazwano skokowym.
Strona 3 z 3