Ćwiczenie 32 lekarski

Ćwiczenie 32
Wydział lekarski
BIOFIZYKA TRANSPORTU JONÓW PRZEZ BŁONY –
ELEKTRODYFUZJA, PRZEKAZYWANIE SYGNAŁÓW
ELEKTRYCZNYCH W UKŁADZIE NERWOWYM I POPRZEZ
SYNAPSĘ NERWOWO – MIĘŚNIOWĄ
1. Podstawowe pojęcia i prawa fizyczne opisujące właściwości układów przewodzących
sygnały elektryczne (opór elektryczny, przewodnictwo elektryczne, natężenie prądu,
napięcie elektryczne, prawo Ohma dla elektrolitów, natężenie pola elektrycznego,
pojemność elektryczna).
2. Transport jonów przez błony i potencjał spoczynkowy i czynnościowy:
- pomiar potencjału błonowego,
- dyfuzja a elektrodyfuzja, teoria elektrodyfuzji,
- pojęcie siły elektrycznej napędzającej,
- potencjał równowagowy na błonie, wzór Nernsta,
- potencjał spoczynkowy i jego pochodzenie, równanie Goldmana, Hodgkina i Katza.
3. Model fizyczny błony komórkowej - właściwości elektryczne błony:
- selektywność, pojemność elektryczna, wpływ osłonki mielinowej na pojemność
elektryczną,
- przewodnictwo błony dla poszczególnych jonów,
- obwód zastępczy błony komórkowej.
4. Kanały jonowe napięciowo-zależne:
- budowa - elementy funkcjonalne kanału napięciowo-zależnego (bramka aktywacyjna,
bramka inaktywacyjna, czujnik potencjału, filtr selektywności),
- zróżnicowanie i farmakologia kanałów.
5. Przebieg zmian przewodnictwa błony komórkowej dla jonów przy generacji potencjału
czynnościowego, rola poszczególnych prądów jonowych w przebiegu zmian potencjału na
błonie:
- mechanizm potencjału progowego przy generacji potencjału czynnościowego
6. Zależność między całkowitym oporem komórki pobudliwej a jej zdolnością do generacji
potencjału czynnościowego w wyniku zadziałania bodźca prądowego o określonym
natężeniu.
7. Czynniki warunkujące szybkość propagacji impulsu nerwowego w aksonach
niemielinowanych i mielinowanych.
8. Techniki stosowane w badaniach elektrofizjologicznych: od kanałów jonowych po sieci
neuronowe: technika cienkich elektrod do pomiaru napięcia błonowego, technika patchclamp i jej konfiguracje, pomiar potencjałów polowych elektrodą zewnątrzkomórkową,
elektroencefalografia, elektromiografia.
9. Synapsy:
- elementy funkcjonalne kanału jonowego zależnego od ligandu,
- kinetyka kanałów zależnych od ligandu (desensytyzacja),
- synapsy pobudzające i hamujące – związek między funkcją pobudzająca lub hamującą
synapsy a siłą elektryczną napędzającą dla jonów przewodzonych przez receptory
synaptyczne,
- sumowanie czasowe i przestrzenne potencjałów synaptycznych.
10. Przykłady kanałopatii: ataksja, mukowiscydoza, epilepsja, porażenia okresowe, miotonia
wrodzona.
11. Wybrane patologie transmisji nerwowo-mięśniowej: zespół Lamberta-Eatona, miastenia.
UWAGA: Student poza przygotowaniem się do omówienia przedstawionych powyżej
zagadnień powinien posiadać wcześniejszą wiedzę na temat następujących
problemów:
Podstawy pobudzenia i przewodzenia w układzie nerwowym oraz wyższe czynności
nerwowe, a także fizjologia mięśni prążkowanych i gładkich:
1. Rodzaje bodźców.
2. Potencjał spoczynkowy, potencjał czynnościowy, prawo „wszystko albo nic”. Zmiany
pobudliwości w komórce pobudzonej.
3. Budowa i funkcje neuronu i synapsy. Przekazywanie informacji. Synapsa nerwowomięśniowa. Klasyfikacja synaps. Budowa i charakterystyka synaps elektrycznych.
Budowa i charakterystyka synaps chemicznych. Mechanizm uwalniania
neurotransmitera – cykl pęcherzykowy.
4. Potencjał czynnościowy i mechanizm skurczu mięśnia szkieletowego. Rodzaje
skurczów. Mięśnie gładkie: budowa, unerwienie, potencjał czynnościowy i skurcz
mięśnia gładkiego.
5. Biochemiczne podstawy pobudzenia i przewodzenia w układzie nerwowym oraz
wyższych czynności nerwowych a także biochemia mięśni prążkowanych i gładkich.
Zalecana literatura
1. S. Miękisz, A. Hendrich; Wybrane zagadnienia z biofizyki (Volumed, 1998)
2. S. Miękisz, A. Hendrich; Wybrane zagadnienia z biofizyki, skrypt (Akademia Medyczna we
Wrocławiu, 2002)
3. F. Jaroszyk; Biofizyka (PZWL, 2001)
4. G. Matthews; Neurobiologia (PZWL, 2000)
6. A. Longstaff; „Neurobiologia” (PWN 2005)
7. Z. Traczyk; Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej. (PZWL,
2001 i nowsze)
8. A. Giese; Fizjologia komórki, (PWN, 1985)