membranski potencijali i akcijski...
TRANSCRIPT
Membranski potencijali i
akcijski potencijali
Membranski potencijal
Razlika potencijala između unutrašnjosti stanice
i izvanstaničnog prostora - u svim stanicama
(podražljivim i nepodražljivim).
Unutrašnjost stanice (citoplazma) je negativno
nabijena u odnosu na izvanstanični prostor.
Mehanizam nastanka
membranskog potencijala (K+)
140 mM4 mM
Mehanizam nastanka
membranskog potencijala (Na+)
142 mM 14 mM
Nernstov (ekvilibrijski) potencijal
Za svaki ion proporcionalan je omjeru
koncentracija tog iona unutar i izvan stanice.
Uvijek se izražava kao da je izvanstanična
tekućina ima potencijal nula, a Nernstov
potencijal je unutar stanice.
± 61 logkoncentracija unutra
koncentracija vani(mV)
Pri 37°C za jednovalentne ione:
Membranski potencijal
Stanična membrana je propusna istodobno za više vrsta iona (K+, Na+ i Cl-).
Goldmanova jednadžba:
Em = - 61 logKNauPNa + KKuPK + KClvPCl
(mV)KNavPNa + KKvPK + KCluPCl
(K) koncentracija iona
(P) propusnost membrane
Em =PK PNa PCl
Ptot Ptot Ptot
EeqK+ EeqNa+ EeqCl
Propusnost membrane za K+ i Na+
U živčanim stanicama je u mirovanju stalno
otvoren propusni kalijsko-natrijski kanal.
100x više propustan za kalij nego za natrij.
outside
Uspostava membranskog
potencijala mirovanja
Uloga Na+/K+ pumpe
Održava razlike u koncentraciji Na+ i K+ između
unutar- i izvanstanične tekućine.
Elektrogenost: doprinosi negativnosti
membranskog potencijala sa dodatnih -4 mV.
Mjerenje membranskog potencijala
Akcijski potencijal
Na+ kanali
regulirani naponom1. K+ kanali regulirani
naponom
2. K+/Na+ propusni kanali
3. Na+/K+ pumpa
Na+ i K+ kanali regulirani naponom
Akcijski potencijal
)
(pozitivni naknadni potencijal)
Uloga Ca2+
c(Cau)=10-7 mol/l
c(Cav)= 10-3 mol/l
Snažan koncentracijski gradijent (10000x) tjera Ca2+ prema unutra, ali u mirovanju je propusnost za Ca2+ neznatna.
U srčanim stanicama Ca2+ sudjeluje u formiranju akcijskog potencijala zbog postojanja sporih naponom-reguliranih Ca2+
kanala.
Akcijski potencijal s platoom
Neuron Srčana stanica (ventrikul)
Pobuđivanje akcijskog potencijala
Akcijski potencijali (iznimka automatska ritmičnost!) ne nastaju sve dok ne dođe do odgovarajućeg podražaja - depolarizacija.
Podražaj može biti mehanički (osjetne stanice), kemijski (neurotransmiteri) ili električni (srčani mišić).
Podražaj uzrokuje početnu depolarizaciju otvara naponom regulirane Na-kanale jača depolarizacija daljnje otvaranje Na-kanala (pozitivna povratna sprega).
Pobuđivanje akcijskog potencijala
Početna depolarizacija (lokalni potencijal) mora
biti dovoljno velika da dostigne prag fenomen
sve ili ništa.
lokalni potencijali
Razdoblje refrakternosti
Razdoblje smanjene podražljivosti (relativna
refrakternost) ili potpune nepodražljivosti (apsolutna
refrakternost) za vrijeme ili neposredno nakon
akcijskog potencijala.
mV
Ritmičnost podražljivih tkiva
Opetovano spontano (bez vanjskog podražaja)
okidanje.
Srce (SA-čvor ritmični rad srca), glatki mišić
u crijevima (peristaltika) i CNS (ritmička kontrola
disanja).
Ostala podražljiva tkiva mogu ritmički okidati
samo ako im se dovoljno smanji prag podražaja.
Spontana ritmičnost
Membranski potencijal
mirovanja -60 do -70 mV
(blizu praga okidanja
AP) aktivacija Na+ i
Ca2+ kanala jača
depolarizacija i početak
AP.
Depolarizacija aktivira i
spore K+ kanale
repolarizacija i
hiperpolarizacija.
Širenje akcijskog potencijala
Akcijski potencijal putuje kao val
duž živca duž stanične membrane.
Mijelinizirana živčana vlakna
Mijelinska ovojnica:
djeluje kao izolator
smanjuje kapacitet membrane
svakih 1-2 mm duž aksona je
prekid mijelinske ovojnice
Ranvierovo suženje dugo 2-3
μm.
Skokovito vođenje
akcijski potencijali se stvaraju samo
na Ranvierovim suženjima
skokovito vođenje štednja
energije i ubrzani prijenos (100 m/s)
u nemijeliniziranim vlaknima brzina
vođenja je 0,25 m/s.