2 лекция а-1

1. Дисциплина: «Нормальная физиология.» Профиль подготовки 31.05.02 – Педиатрия НГМУ, кафедра нормальной физиологии и основ

Лекция № 2
Возбудимость и возбуждение
Дисциплина: «Нормальная физиология.»
Профиль подготовки
31.05.02 – Педиатрия
НГМУ, кафедра нормальной физиологии и основ
безопасности жизнедеятельности
к.м.н., доцент Арчибасова Елена
Алексеевна

2.

План лекции
1.Раздражимость и возбудимость как основные
свойства живой материи. Метод измерения
возбудимости.
2.Механизмы транспорта ионов через клеточную
мембрану. Ионные каналы, их свойства. Активный
и пассивный транспорт веществ через мембрану.
3.Потенциал покоя, ионные механизмы его
возникновения.
4.Понятие возбуждения, потенциал действия, его
фазы, ионные механизмы их возникновения.
5.Локальный ответ, условия его получения, его
отличия от потенциала действия.
6.Изменение возбудимости нервного волокна в
различные фазы потенциала действия.
2

3. ВОЗБУДИМОСТЬЮ

называется способность
клетки отвечать на
раздражение стандартной
специфической реакцией

4. к возбудимым относим три типа тканей: нервную, мышечную железистую (секреторную)

5. Типы ответов:

мышечная - сокращение
железистая - секреция
Нервная - нервный импульс –
потенциал действия

6. Что лежит в основе возбудимости?

7.

7

8.

8

9. Разность потенциалов между внутренней стороной мембраны, которая заряжена отрицательно, и окружающей средой называется

мембранным
потенциалом покоя
(МПП)

10. Мембранный потенциал покоя – основа возбудимости клетки.

для разных клеток он
колеблется от
– 60 до –90 милливольт.

11.

11

12.

12

13. Концентрации ионов внутри и снаружи клетки (ммоль/л)

14. Два свойства мембраны, необходимые для понимания Формирования МПП

1. работа ионных каналов
2. работа НАТРИЙ КАЛИЕВОГО НАСОСА

15. Ионные каналы

• Комплекс
интегральных белков,
способных изменять
свою конформацию
(форму и свойства)
таким образом, что
пора, через которую
может пройти ион
открывается или
закрывается.

16.

17. Ионные каналы обладают двумя важнейшими свойствами

1) избирательностью
(селективностью) по
отношению к определенным
ионам и
2) способностью открываться
(активироваться) и
закрываться.

18. Состояния канала

Na
+

19. Как открываются каналы?

1. При механическом воздействии
2. При изменении потенциала
мембраны - потенциалзависимые.
3. В результате взаимодействия
рецептора с биологически
активным веществом (гормоном,
медиатором). рецепторуправляемые

20. Рецептор-управляемые

21. ! Через каналы происходит пассивный транспорт ионов – по градиенту концентрации

22. С помощью ионных насосов происходи активный транспорт ионов – против градиента концентрации

23. Активный и пассивный транспорт ионов

Активный
• С помощью
насоса
• Против градиента
концентрации
• Насыщаем
• Имеет
метаболическую
составляющую
(температура, рН)
Пассивный
• Через каналы
• По градиенту
концентрации
• Не насыщаем,
зависит только от
градиента
• Не зависит от
метаболизма

24. Что происходит в клетке в покое?

25. Клетка теряет положительный заряд

К+

26. Поляризация мембраны

27. Чем ограничивается движение ионов калия из клетки?

Отрицательный заряд
К+

28. РАВНОВЕСНЫЙ калиевый ПОТЕНЦИАЛ

1. Поток ионов калия прекращается, когда
действие электрического поля компенсирует
движение иона по градиенту концентрации.
2. Следовательно, для данной разности
концентраций ионов на мембране
формируется так называемый
РАВНОВЕСНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ для калия.
3. Этот потенциал (Ek) равен RT/nF *ln
Kснаружи / Kвнутри , (n – валентность
иона.) или
4. Ek=61,5 log Kснаружи / Kвнутри

29. МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ПОКОЯ (МПП)

В покое проницаемость для основных
ионов выглядит следующим образом:
Р К : Р натрия : Р хлора =
1:0,04: 0,4

30. Состояние покоя

30

31. Возбуждение клетки

Переход от покоя к активному
состоянию происходит в
результате повышения
проницаемости ионных каналов
для натрия, а иногда и для
кальция.
31

32. Возбуждение клетки

• Возбуждение клетки - это её реакция на
действие раздражителей.
• Возбуждение клетки проявляется в её внешней
деятельности (сокращение, генерация
импульса и.т.д.).
• В качестве внешних воздействий, вызывающих
возбуждение, могут выступать механические,
химические, звуковые и световые влияния.
• Для каждой клетки существует свои
раздражители.
• Минимальная сила раздражителя
необходимая для возбуждения клетки
называется пороговой.
32

33. Порог возбуждения служит мерой возбудимости ткани

33

34. Причиной изменения проницаемости может быть

1.изменение потенциала мембраны
2. взаимодействие мембранных
рецепторов с биологически активным
веществом
3.механическое воздействие
4.изменение химизма среды
5.изменение температуры.
34

35. Раздражители:

1. По силе: подпороговые и
пороговые
2. По биологической значимости:
адекватные и неадекватные
35

36.

Натрий устремляется в
клетку,
возникает ионный ток и
происходит снижение
мембранного потенциала деполяризация мембраны.
36

37. При стимуляции поляризация переходит в деполяризацию

Before stimulation
Inside Neuron
After stimulation
Na
A
K+
37

38. Na+ поступает в клетку! Что дальше?

На доли секунды
устанавливается равновесный
натриевый потенциал
38

39.

39

40.

У всех возбудимых клеток
существует такой
уровень деполяризации
– уменьшения
отрицательного заряда
мембраны – при котором
активируются все
быстрые,
потенциалзависимые
натриевые каналы
40

41.

Этот уровень деполяризации
называется
критическим уровнем
деполяризации
(КУД)
41

42. Изменения мембранного потенциала принято отображать графически

42

43. МПП

43

44. Изменение потенциала мембраны

44

45.

45

46. Быстрое изменение потенциала мембраны в ответ на действие раздражителя пороговой силы называется потенциал действия (ПД)

46

47. Что такое потенциал действия?

• ПД- очень быстрый, кратковременный
электрический процесс.
• Пик ПД представляет кратковременную
инверсию внутриклеточного потенциала.
• Причиной ПД является открытие натриевых
каналов. Каналы, открываемые
электрическим стимулом, называют
потенциал-зависимыми.
• Вход натрия обеспечивает восходящую фазу
пика ПД, т.е. Деполяризацию, а несколько
запаздывающий выход ионов калия участвует
в создании нисходящей фазы пикареполяризацию.
47

48.

48

49. ПД характеризуется: 1. амплитудой 2. длительностью

49

50. Фазы ПД

50

51.

51

52.

АТФ
Na+ Na+ Na +
Цитоплазма
К+
К+

53.

54. Итог работы насоса

+
• 3 иона Na из клетки
+
• 2 иона K в клетку
3Na+
АТФ 2K+

55. Три электрические характеристики мембраны

1. МПП
2. КУД
3. Овершут (точка реверса
потенциала)
55

56. Раздражитель пороговой силы

Способен
деполяризовать
мембрану до КУД
56

57. Изменение потенциала мембраны в ответ на действие раздражителя подпороговой силы – называется локальный ответ - ЛО

Деполяризация не достигает КУД
57

58. Зависимость ЛО от силы раздражителя

58

59. Зачем нам знания о локальном ответе

Если вспомнить о том, что
возбудимость клетки
(способность к ответу)
определяется наличием и
величиной мембранного
потенциала, то становится ясно,
что при его колебаниях
изменяется и возбудимость
59

60. Изменение возбудимости при ЛО

60

61. Сравнительная характеристика ЛО и ПД

1. Ответ на действие
раздражителя
подпороговой силы
2. ЛО пропорционален
силе раздражителя.
3. ЛО
может
суммироваться до тех
пор, пока изменения
мембранного
потенциала
не
достигнут КУД
4. ЛО не передается по
мембране
1. Ответ на действие
раздражителя
пороговой силы
2. ПД не зависит от
силы раздражителя
и подчиняется
закону «все или
ничего»
3. ПД не суммируется
4. ПД передается по
мембране
61

62. В какое время при ПД мембрана способна ответить на раздражитель

62

63.

Во время ПД
есть период,
когда
мембрана
невозбудима –
период
абсолютной
рефрактерности
63

64. Изменение возбудимости по фазам ПД

64

65.

• Инактивация натриевой системы в процессе
генерации потенциала действия приводит к
тому, что клетка в этот период не может быть
повторно возбуждена, т. е. наблюдается
состояние абсолютной рефрактерности.
• Постепенное восстановление потенциала
покоя в процессе реполяризации - состояние
относительной рефрактерности.
• Исследование возбудимости клетки во время
локального ответа или во время
отрицательного следового потенциала
показало, что генерация потенциала действия
возможна при действии стимула ниже
порогового значения. Это состояние
супернормальности, или экзальтации.
65

66.

66

67.

67

68.

68

69.

69

70. Скорость распространения зависит от толщины волокна

70

71. Скорость распространения зависит от миелиновой оболочки

71

72.

72

73. ПД возникает в перехватах Раньве

73

74.

74

75. Сальтаторное проведение импульса

75

76. Закономерности проведения импульса по нерву

1.Возбуждение может распространяться в любом
направлении. Сальтаторное проведение
импульса
2. Возбуждение распространяется не затухая
(возникает ПД стандартной величины).
3. Высокая скорость проведения возбуждения.
Скорость проведения возбуждения тем
больше, чем выше амплитуда ПД.
4.Частота импульсов не изменяется
5. Скорость проведения прямо пропорциональна
диаметру нервного волокна.
6.Возбуждение проводится изолированно по
каждому нервному волокну
76