Биопотенциалы

1.

БИОПОТЕНЦИАЛЫ
1

2.

план лекции
ПРИРОДА БИОПОТЕНЦИАЛОВ И СПОСОБЫ ИХ
ОПИСАНИЯ
ПОТЕНЦИАЛ ПОКОЯ
ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ
2

3.

ПРИРОДА БИОПОТЕНЦИАЛОВ
И СПОСОБЫ ИХ ОПИСАНИЯ
4

4.

природа биопотенциалов и способы их описания
Диффузионный потенциал
a1
u k ua RT
ln
ДИФ.
a
u
u
nF
2
k
a
Cl - + Cl u - подвижность катионов
k
H
- подвижность анионов
u
a
Cl - +
- универсальная газовая постоянная
R
H - +
- абсолютная температура
H
T
H
- +
n - валентность ионов
Cl - +
F - постоянная Фарадея
a1 - активная концентрация в
C1HCl C 2 HCl
a2
области откуда идет диффузия
- активная концентрация
в области куда идет диффуз5ия

5.

природа биопотенциалов и способы их описания
Фазовый потенциал
масло
+
-
+
-
+
-
+
+
+
раствор электролита
6

6.

природа биопотенциалов и способы их описания
Мембранный потенциал
МЕЖКЛЕТОЧНАЯ
ЖИДКОСТЬ
+ + + + + + +
м на р вн
Регистрирующее
устройство
МЕМБРАНА
ЦИТОПЛАЗМА
Cl
H
Cl
H
H
Cl
микроэлектрод
-
---
+
+
+
+
+
V
Cl
МЕЖКЛЕТ
ЖИДКОСТЬ
H
МЕМБРАНА
- - - -
ЦИТОПЛАЗМА
+
-
-
+
-
+
+ +
- -
-
7

7.

биопотенциалы
уравнение Нернста
м
R
м -
RT
zF
ln
сi
сo
равновесный мембранный потенциал
- Универсальная газовая постоянная
T - абсолютная температура
z - заряд иона
F - число Фарадея
сi - концентрация какого-либо иона внутри клетки
сo - концентрация какого-либо иона снаружи клетки
8

8.

биопотенциалы
МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ
ПОТЕНЦИАЛ ПОКОЯ
ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ
9

9.

ПОТЕНЦИАЛ ПОКОЯ
Потенциал покоя - стационарная разность потенциалов
между клеткой и окружающей средой, измеренная в
состоянии физиологического покоя клетки.
п п 50 100 мВ
1902 г. Б. Бернштейн
в окр ср еде
Cв клетке
C
K
п п
K
K
RT
ln
K
F
пп теор 90 мВ
i
0
0
пп экспер 60 мВ
10

10.

ПОТЕНЦИАЛ ПОКОЯ
ХХ век А. Ходжкин
потенциал покоя обусловлен
- полупроницаемыми свойствами мембраны
p
K
p
p
K
Na
p
:p
Na
K
:p
Cl
p
Cl
1: 0,04 : 0,45
- неравномерным распределением
ионов между клеткой и окружающей средой
в клетке
C
K
в окр среде
C
K
ср еде
в клетке
Cв окр
C
Na
Na
11

11.

ПОТЕНЦИАЛ ПОКОЯ
Потенциал покоя является стационарным
I I К I Na ICl
I 0
уравнение Гольдмана – Ходжкина - Катца
RT PK K i PNa
ln
F
PK K o PNa
Na P Cl
Na P Cl
Cl
i
o
o
Cl
i
- потенциал покоя
P - проницаемость мембраны
- концентрация ионов в клетке
- концентрация ионов в окружающей среде
i
o
12

12.

ПОТЕНЦИАЛ
ДЕЙСТВИЯ
13

13.

ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ
Потенциалом действия называется электрический
импульс, возникающий между внутренней и наружной
сторонами мембраны и обусловленный изменением
ионной проницаемости мембраны.
V
РАЗДРАЖИТЕЛЬ
МЕЖКЛЕТ
ЖИДКОСТЬ-
- -
+
+ +
МЕМБРАНА
+ ++
ЦИТОПЛАЗМА
- -
-
14

14.

ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ
1 – 2- деполяризация
м
мембраны
мВ
о.с. - -
мембрана
+ 20
- 20
- 40
- 60
потенциал
покоя
0
1
покой
3
t 2 3 мс
раздражитель
потенциал действия
2
Na
клетка + +
2 – 3- реполяризация
t
мембраны
о.с.
мембрана
клетка
++
K
--
запаздывающий
потенциал
15

15.

ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ
свойства потенциала действия
Потенциал действия – это короткий импульс
длительностью 2-3 мс
Наличие порогового значения деполяризующего
потенциала . Потенциал действия возникает когда
выполняется условие: м пор
После фазы деполяризаци наступает период
рефрактерности (невозбудимости) мембраны.
В момент возбуждения резко уменьшается
сопротивление мембраны
16

16.

ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ
раздражитель
Na
- - - - --+ + +
++
ЛОКАЛЬНЫЙ ТОК
+ + + + + + + + +
- - - - - - - - -
возбуждение
+ + +
++
- - - - - - +
Na
K
+ +
- - -
++
- -
АКСОН
- - - - - - - - + + + + + + + + +
Na
- -
+ +
- -
+ +
рефрактерность возбуждение
- - -
- -
+ + +
++
K
покой
+ +
- -
+ +
Na
- -
+ + +
- - -
АКСОН
покой
распространение
нервного импульса
- - -
+ + +
17

17.

ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ
ЛОКАЛЬНЫЙ ТОК
миелиновая оболочка
перехват Ранвье
+
+
-
+
-
+
-
+
-
+
+
+
распространение
нервного импульса
18