1.1. Structura si funciile membranelor biologice. Mecanismele transportului pasiv (difuzia simpl, difuzia facilitat, filtraia si osmosa). Transportul activ primar si secundar (uniport, simport, antiport).

1. Structura membranelor biologice Membrana este o parte component a celulelor care are urmtoarele funcii: - Rol de delimitare a mediului intracelular de cel extracelular - Asigur distribuia asimetric a componentelor ionice datorit permiabilitii selective. - Transfer de informaie (hormonii acioneaz la nivel de membran ca mai apoi informaia s se transmit n celul) - Rol de aprare i secreie prin fagocitoz, endocitoz i exocitoz. - Rol n recunoaterea intercelular i aprarea imunitar - Reglarea i limitarea creterii orgaelor - Adezivitatea i relaiile intercelulare Membrana este format dintr-un bistrat lipidic a cror parte hidrofob este orientat n interior, iar cea hidrofil la exterior. ntre stratul de lipide se afl proteine integrale care formeaz canale ionice. La exteriorul stratului dublulipidic se afl proteine libere ce au funcia de receptori. Iar la exterior este glicocalixul. n repaus membrana celulei este permiabil doar pentru cationi, i anume cationii de K+. Dac asupra membranei acioneaz un excitant atunci membrana se excit, dac rspunde la aciunea excitantului. Aceast capacitate este caracteristic numai pentru esuturile excitabile. esuturile excitabile: 1. esutul muscular 2. esutul nervos 3. esutul glandular Transportul se face prin dou tipuri de sisteme: 1. Sisteme de microtransport A) Transport pasiv Difuzie simpl (pasaj direct) i prin canale sau difuzie facilitat (mediat de transportori) Filtraia Osmoz Solvent drag1

Echilibrul Donnan B) Transport activ, care este realizat de pompe pentru electrolii i neelectrolii n contragradient de concentraie Prin translocare de grup 2. Sisteme de macrotransport Endocitoz Exocitoz Transcitoz Coloidopexia Rofeocitoza1.2. Potenialul de membran. Legea lui Nernst. Conductana selectiv. Impermeabilitatea membranelor excitabile pentru ionii de Na+ n repaus.

n repaus ntre suprafaa extern a membranei electric pozitiv i interior electric negativ exist o diferen de potenial potenial de membran (potenial de repaus). Din cauza permeabilitii selective a membranei celulare ionii se repartizeaz n urmtorul mod: - La exterior Na+ 150 mM/l, K+ 5,5 mM/l, Cl- 120 mM/l; - La interior Na+ 15 mM/l, K+ 150 mM/l, Cl- 9 mM/l, radicalii proteici OH-, COOn timpul potenialului de repaus sunt deschise canalele de scurgere care permit ieirea K+ i ptrunderea Na+ n celul. Permeabilitatea pentru K este de 100 ori mai mare ca pentru Na din urmtoarele motive: - ionii de Na au un diametru mai mare dect cei de K - numrul canalelor specifice pentru Na este mai mic ca cele pentru K. Mai activeaz pompa Na/K ATP-aza care transport 2K spre interior contra 3Na spre exterior. n timpul potenialului de repaus transportul net prin membrana este zero. Valoarea potenialului de echilibru (E) pentru fiecare ion poate fi calculat dup formula lui Nernst

Unde - potenialul de echilibru; R constanta gazelor; T temperatura absolut; n valena; F constanta Faraday; Ci concentraia intracelular a ionilor; Ce concentraia extracelular a ionilor.

Msurarea potenialului de membran se face cu un electrod minuscul, umplut cu soluie electrolitic puternic (KCl) implantat n celul i un electrod indiferent plasat n lichidul interstiial. Ambii electrozi se unesc cu un

2

amplificator de biocureni i oscilograf, pe ecranul oscilografului se nregistreaz valoarea potenialului de repaus. 1.3.Potenialul de aciune, fazele lui. Particularitile rspunsului local i a potenialului de aciune. Canalele de Na+, K+ i Ca2+ Potenial de aciune este alternarea rapid a potenialului de repaus, cu durata de ordinul milisecundelor, n timpul cruia potenialul membranar variaz pn la 100mV (de la -70 pn la +30), cu repolarizarea ulterioar i revenirea la valoarea potenialului de repaus. Fazele potenialului de aciune: - perioada de laten: intervalul de timp dintre momentul stimulrii i nceputul potenialului de aciune, potenialul de membran se deplaseaz progresiv spre valoarea pragului de excitaie. - depolarizarea: n aceast faz membrana devine foarte permeabil pentru ionii de Na+ cu ptrunderea lor masiv n interiorul celulei; valoarea potenialului membranar ajunge pn la +30mV. - repolarizarea: la cteva zecimi de milisecund canalele pentru Na+ se nchid i e deschid canalele pentru K+ cu revenirea potenialului spre valoarea potenialului de repaus. - postpotenial vestigial negativ: se manifest ca o ntrziere a repolarizrii ce devine mai lent fa de perioada iniial a repolarizrii. - postpotenial vestigial pozitiv: pompa Na/K transport 2K spre interior i 3Na spre exterior ce duce la un deficit tranzitor de sarcini pozitive n interior, ce determin hiperpolarizarea membranei (valoarea potenialului membranar mai mic de -90mV). Rspunsul local. Nivelul critic al depolarizrii. Toi excitani dup putere se mpart: 1. pragali care pot genera potenial de aciune, adic excitaie 2. subpragali intensitate mic i nu pot genera potenial de aciune 3. suprapragali mai puternici ca cei pragali. Dac asupra membranei acioneaz un excitant subpragal nu apare potenial de aciune, doar rspuns local, adic are loc depolarizarea membranei cu modificarea permeabilitii pentru Na+ numai n locul aciunii excitantului. Proprietile rspunsului local: 1. Apare la aciunea excitanilor subpragali 2. Nu se rspndete 3. Se sumeaz 4. Nu se supune legii totul sau nimic la aciunea excitantului pragal i suprapragal apare potenialul de aciune +30mV totul, la aciunea excitantului subpraga nu apare potenialul de aciune nimic. 5. Valoarea lui depinte de intensitatea excitantului legea forei Rspunsul local se sumeaz pn la un anumit nivel care poart denumirea de nivel critic al depolarizrii care coincide cu 30% din valoarea potenialului de aciune. Nivelul critic pentru diferite esuturi este diferit dar n mediu este de -60 mV.3

1.4.Modificrile excitabilitii n cursul potenialului de aciune. Perioada refractar. Excitabilitate este proprietatea materiei vii sau capacitatea esutului de a rspunde la excitare n mod specializat cu o vitez maxim Excitaia proces biologic caracterizat prin modificarea proceselor metabolice i termogenetice, prin depolarizarea temporar a membranei celulare i prin alte manifestri fiziologice specifice Excitant sau stimul orice agent din mediu capabil s produc o reacie de rspuns din partea structurii vii. n timpul potenialului de repaus excitabilitatea membranei este 100%. n faza de laten excitabilitatea membranei crete deoarece membrana parial este depolarizat, un excitant subpragal poate declana potenial de aciune. n faza de depolarizare toate canalele de Na+ sunt deschise n totalitate, membrana este incapabil s rspund la un nou stimul indiferent de intensitatea lui, excitabilitatea este zero, aceasta se numete perioada refractar absolut. n faza repolarizrii membrana poate rspunde la stimuli de o intensitate suprapragal, ne reacionnd la stimuli de intensitate pragala. Excitabilitatea crete treptat pn la norm i se numete perioada refractar relativ. n faza potenialului vestigial negativ excitabilitatea este mai sus de norm i un excitant subpragal poate provoca excitaie, perioada supranormal. n timpul potenialului vestigial pozitiv excitabilitatea este sczut i pentru generarea PA e nevoie de un excitant suprapragal, aceasta este perioada subnormal sau hiperpolarizare.

1.5.Parametrii excitabilitii (pragul de intensitate i de timp). Legile excitrii. Relaia intensitate-durat (reobaz, cronaxie). Pragul de excitaie: aplicarea unui stimul slab nu determin apariia potenialului de aciune, ci doar un rspuns local, ce se manifest ca o depolarizare limitat a membranei. Cu creterea intensitii stimulului depolarizarea se accentuiaz. La atingerea pragului de excitaie se declaneaz potenialul de aciune.

4

Reobaza (1) intensitatea minim de curent capabil s produc excitaia ntrun timp nedefinit; micorarea intensitii curentului n limite inferioare fa de valoarea critic nu provoac apariia excitaiei, indiferent de durata aciunii Timpul util (a) durata minim de timp n care un curent cu o anumit intensitate produce excitaia; micorarea timpului de aciune a stimulului sub valoarea critic nu va provoca apariia excitaiei Cronaxia (b) timpul minim necesar de a produce excitaia cu o intensitate dubl reobazei Legile excitrii. 1. Legea forei la aciunea cu stimuli subpragali rspunsul local este direct cu intensitatea stimulului. 2. Legea sumaiei la aciunea a doi stimuli subpragali ntr-o unitate scurt de timp are loc sumarea rspunsului 3. Legea totul sau nimic la aciunea cu stimuli pragali sau suprapragali rspunsul va fi acelai. Parabioza i labilitatea. Termenul parabioz este introdus de Vedeski n traducere nseamn para lng, bios via, stare lng via. Parabioza este o stare cu labilitate sczut Labilitate este proprietatea fibrei musculare, nervoase de a transmite un anumit interval de timp. Labilitatea nervului este 1000Hz, muchiului 300-400Hz, sinapsa 100 150Hz. Parabioza include urmtoarele faze: 1. egalare 2. paradoxal 3. ultraparadoxal 4. narcoza Parabioza este o stare revesibil i apare la aciunea diferitor factori: fizici, chimici etc. Restabilirea la norm merge n aceiai consecutivitate. Exemplu de parabioz: - narcoza local - nghearea degetelor - extinderea nervului. - narcoz local

5