потенциала за действие - механизмите на възбуждане

потенциала на действие (AP) - на електрофизиологично процес, изразена в бързо колебание остатъчен потенциал на мембрана поради движението на йони в клетката и извън клетката и може да се прилага без декремент (без затихване). АР предава сигнали между нервните клетки между нервните центрове и работни органи; мускулна PD осигурява процес електромеханично свързване. Графичен PD изображение е показано на фигура 1.

Фиг. 1. Диаграма, показваща процеса на възбуждане

и - потенциала на действие, неговите фази: 1 - деполяризация; 2 - инверсия (превишаване); 3 - реполяризация; б - Натриев врати (H-1 - клетки в състояние покой, Н-2 - нараства, Н-3 - низходящ участък PD); в - калиев врата (1 в латентни клетки, 2 - състояние на възбуда). "Plus" знак (+) и "минус" (-) представлява таксата вътре и извън клетките в различна фаза на PD.

PD характеристика. PD на количество варира 80-- 130 тУ; връх продължителност TP MS 0,5--1 нервни влакна, влакна от скелетните мускули - 10 MS (с деполяризация на забавяне в неговия край), продължителността на сърдечния мускул PD 300-400 MS. AP амплитуда не зависи от силата на стимулация, винаги е най-много за дадена клетка при определени условия: PD се подчинява на "всичко или нищо", но не се урежда от правото на властовите отношения, т.е. правото на сила ... При ниска клетъчна стимулация PD или не се случи, или достига максималната си стойност, ако дразненето е на прага или надпрагов. Трябва да се отбележи, че слабият (подпрагови) може да предизвика дразнене на местния потенциал. Той се подчинява на закона на сила: с увеличаване на силата на стимула, стойността му също се увеличава.

Като част PD три фази: 1) деполяризация, т.е. изчезването на заряда клетки (намаляване на потенциала на мембрана на нула) .. 2) инверсия, т.е. клетки променят заряд на гърба, когато вътрешността на клетъчната мембрана е положително заредена и външната - отрицателни; 3) реполяризация, т.е. първоначална такса за възстановяване на клетките, когато обвинението е отново излезе на минус в клетката, така и извън - .. положителен.

Механизмът на възникване на PD. Ако ефектът на стимулиране на клетъчната мембрана води до върха на PD, след това се процес на развитие PD причинява промени фаза в клетъчната мембрана пропускливост, която осигурява бързо движение на Na + в клетката и К + - извън клетката. Е най-честата версия на настъпване на PD. Стойността на потенциала на мембрана, където първият намалява до нула, тогава заряд на мембраната се възстановява, а след това се възстановява първоначалното ниво. Маркирани промени в мембранния потенциал появяват като върхов потенциал - PD произтичащи поради помпи натрупване и йонни поддържат градиенти йонни концентрации вътре и извън клетката, т.е. поради потенциалната енергия под формата на един електрохимически йонни градиенти. Ако блокира процеса на производство на енергия, генерирането на АР се съхранява за известно време, но след градиенти изчезването йонна концентрация (елиминиране на потенциална енергия) на клетката няма да генерира PD. Помислете за фазата на PD.

Има много различни фази на имена PD (общи условия не). Най-правилните фази име PD, които осигуряват общата идея за промяна на големината и знака на заряд на клетката: 1) деполяризация фаза - процесът на намаляване на такса клетката на нула; 2) фазова инверсия - клетка промяна в обратна заряд, т.е. PD целия период, когато положителен заряд в рамките на клетката, така и извън него са отрицателни; 3) реполяризация фаза - Клетки такса за възстановяване на първоначалната стойност (върне от почивка потенциал).

Фаза деполяризация (вж. Фигура 1, а, 1). Действието на деполяризиращ стимул към клетка, като например електрически ток, началната частична деполяризация на клетъчната мембрана става без промяна на пропускливостта му йони. Когато деполяризация достигне около 50% от праговите стойности (50% праг потенциални), повишена пропускливост на мембраната към Na +. където първия момент е относително бавно. Естествено, скоростта вход на Na + в клетката така малък. През този период, тъй като по време на целия първата фаза (деполяризация), движеща сила за входа на Na + в клетката, са концентрацията и електрически градиенти. Клетката вътре е отрицателно зареден (за разлика от такси привличат) и концентрацията на Na + в клетки е 10-12 пъти по-голяма от тази в клетката. Състояние осигурява вход на Na + в клетката, е да се увеличи пропускливостта на клетъчната мембрана, която се определя от състоянието на стробиране механизъм на Na + канали (в някои клетки, особено в кардиомиоцити и гладки мускулни влакна, важна роля в появата на PD играта работи Са2 + канали ). Продължителност на престоя в електрически отворено състояние канал зависи от големината на мембранния потенциал. Общият йонен ток във всеки момент определя от броя на отворените канали на клетъчната мембрана. Част от йонния канал, с лице към извънклетъчното пространство, различна от част на канала обърната в клетката. Gating механизъм на Na + канали, разположени на външните и вътрешните страни на клетъчната мембрана, механизмът за стробиране на К + канал - от вътрешната страна (К + от клетъчните движи навън). Каналите за активиране на Na + са м-врати, които са разположени от външната страна на клетъчната мембрана (Na + в клетката се движи по време на възбуждане) и inaktivatsionnye з-порта намира на вътрешната страна на клетъчната мембрана. В покой условия, активиране м-врати са затворени, inaktivatsionnye з-порта предимно (около 80%) са видими (виж фигура 1, б, 1.); затворен като калиев активиране порта (вж. Фигура 1, 1), inaktivatsionnyh цел на К + не.

Понякога м наречената бърза врата, з-порта бавно, тъй като в възбуждане на клетките реагират по-късно от м-порта. Въпреки това, по-късно отговор з-порта клетки са свързани с промени в заряда като т-порта, който отворен през деполяризация на клетъчната мембрана. Н затваряне на врата в инверсия фаза, когато зарядът вътре в клетката става положителен, което е причина за затварянето им. Когато този връх натрупване PD се прекратява. Следователно m -vorota добре описано по-рано, и з -vorota - късно.

Когато клетките деполяризация достигне критична стойност (ECR критично ниво деполяризация - FPR.), Което е типично --50 тУ (други стойности са възможни), пропускливостта на мембраната към Na + рязко увеличава: отваря голям брой т-порта напрежение зависими Na + -channels (вж. фиг.1, б, 2), и Na + лавина пробиви в клетката. След един отворен Na + - канал 1 MS преминава до 6000 йони. В резултат на интензивно ток на Na + в процеса на клетъчна деполяризация е много бързо. Разработване деполяризация на клетъчната мембрана води до допълнително увеличаване в пропускливост и, естествено, провеждането на Na +. отворите всички нови и нови m врата активиране на Na + канали, което дава ток на Na + в клетката естеството на регенеративен процес. В резултат, PP изчезва, т. Е. става нула. Деполяризация фаза е приключила.

Низходящото компонент на фазова инверсия. Приблизително 0,5-- 2 MS или повече след началото на деполяризация (този път зависи от типа на клетката) растеж PD спира натрий затваряне inaktivatsionnyh з-порта (вж. Фигура 1) и порта отварящи К + канали, т.е.. д. (вж. фиг.1, с, 2) поради повишената пропускливост на К + и рязко увеличение на изхода си от клетката. Нека да увеличи връх TP спад електрически градиент на Na + (вътре в клетката в този момент е положително зареден) и добивът на К + от клетки на каналите за отклоняване. Тъй К + е за предпочитане в рамките на клетката, е, съгласно градиента на концентрация, тя започва да се освобождава бързо от тях, като по този начин намаляване на броя на положително заредени йони в клетката. зареждане на клетките отново започва да намалява. По време на връзката надолу фаза изходен компонент инверсия на К + от клетки и също така насърчава електрически градиент. K + положителен заряд се изтласква от килията и отрицателен заряд е съставен извън клетката. Това продължава до пълното изчезване на положителен заряд в клетките (в края на инверсията фаза, виж фигура 1 и 2, пунктирана линия). Когато следващата фаза започва PD - реполяризация фаза. Калият излиза клетките контролират не само каналите, които са отворени, но и неконтролируем, т.е. протекат канали, което забавя напредъка на изгряващото част PD и ускорява компонент в права посока TD.

Промени в остатъчен потенциал на мембрана води до отваряне или затваряне на последователни йонни канали и врати на електрически движение на йони съгласно електрохимична градиент на - PD поява. Всички етапи са регенеративни: необходимо е само да достигне критично ниво на деполяризация, тогава PD развива поради потенциалната енергия под формата на клетъчни електрохимични градиенти, т.е., средното активните ...

PD се състои от стойности на амплитудата на стойността PP и фазова инверсия, в различни съставни клетки 10--50 MV. Ако мембраната PP малка амплитуда ФА на клетката е малка.

реполяризация фаза. (Вж. Фигура 1 и 3), поради факта, че пропускливостта на клетъчната мембрана на К + е все още висока (калиев канал активиране порта отворен), К продължава бързо да се измъкне от клетките съгласно градиента на концентрация. Тъй като клетката е сега отново в отрицателен заряд, и отвън - положително. (Виж Фигура 1, а, 3), предотвратява излизане електрически градиент на К + от клетки, което намалява неговата проводимост, въпреки че продължава да. Това е така, защото ефектът от градиента на концентрация се изразява значително по-силен електрически градиент. По този начин, цялата низходящ част на пика поради освобождаването на PD К + от клетката. Често в края на PD се забави реполяризация, което се обяснява с намаляване на пропускливостта на клетъчната мембрана за К + и бавно го освободи от клетката, в резултат на затварянето на вратата до + канали. Следваща ток забавяне Поради клетки, свързани с увеличаване на положителен потенциал на външната повърхност на клетката и образуване на противоположно насочено електрически градиент.

Следователно, важна роля в появата на PD Na + играе. принадлежи на клетката чрез увеличаване на пропускливостта на клетъчната мембрана и осигурява всички връх възходяща PD. В замяна на Na + в средата за друг йон като холин, PD в нервните и мускулните клетки, не настъпва скелетните мускули. Въпреки това, пропускливостта на мембраната за К + също играе важна роля. Ако предотвратяване на повишена пропускливост за К +, тетраетиламониев мембрана след деполяризация repolyarizuetsya много по-бавно от само бавни неуправляеми канали (утечки канал йони), чрез който К + ще излезе от клетката.

Ролята на Са2 + в появата на PD в нервните и мускулните клетки, скелетните мускули малък. Въпреки това, Са2 + играе важна роля в появата на сърдечно PD и гладките мускули, пулса предава от един неврон към друг, от нерва на мускулните влакна, в предоставянето на мускулна контракция. Намаляване на Ca 2+ в кръвта с 50%, което се срещат понякога в клиничната практика може да доведе до конвулсивни контракции на скелетната мускулатура. Това се дължи на значително повишаване на възбудимостта на нервните и мускулните клетки чрез редуциране на ПП дължи на намаляването на степента на неутрализация на дълготрайни отрицателни заряди на повърхността на клетъчната мембрана и отрицателно зареден карбоксилни групи интерстициума. Това увеличава реактивността на неврони, за PP приближава ECR. освен това, той започва активиране на Na + канали. В отговор на получаване на най-незначителните импулсите неврони започне да генерира PD в голямо количество, което води до спазматично свиване на скелетните мускули. Така неврони на централната нервна система и нервни влакна може да се освободи спонтанно.

Трейс условия в възбуждане на клетките. В края на PD, като скелетната мускулатура, често се наблюдава забавяне на реполяризация - проследи отрицателен потенциал (Фигура 2а).

Фиг. 2. PD на две клетки, и - забавяне на реполяризация фаза; б - проследи ефекти: 1 - хиперполяризация; 2 - деполяризация на изключване

след това могат да бъдат включени хиперполяризация на клетъчните мембрани, която е по-характеристика на невронни клетки (Фигура 2Ь, 1). Това явление се нарича положителен следа потенциал. След това може да бъде частична деполяризация на клетъчната мембрана, наричан също отрицателен потенциал следа (2Ь, 2), като в случай на бавна фаза реполяризация. След АП не се появи потенциали и следи от събития - първо хиперполяриза и деполяризация след изключването. Освен проследи явления възникнат след пълното възстановяване на потенциала на мембрана с изходното ниво, но не в резултат на бавна фаза реполяризация е една от фазите PD. В сърдечната и гладката мускулатура също се наблюдава забавено реполяризация - на платото, но на по-високо ниво.

Хиперполяризиране на клетъчната мембрана (фиг. 2, б, 1) е обикновено в резултат на повишена пропускливост все още продължава клетъчната мембрана на К +. е характеристика на неврони. Gateway активиране до + канали все още не е напълно затворен, така че K + продължава да излезе от клетката съгласно градиента на концентрация, което води до хиперполяризация на клетъчната мембрана. Постепенно, пропускливостта на клетъчната мембрана се връща в първоначалната си (натриеви и калиеви порти се връщат в първоначалното състояние) и потенциала на мембраната става същите както преди клетъчна стимулация. Na + / K + -pompa директно зад фаза на потенциала на действие не отговори, въпреки че продължава да тече по време на развитието на PD йони се движат с голяма скорост в зависимост от концентрацията и частично електрически градиенти.

следа деполяризация (фиг. 2В, 2) също е характеристика на неврони, но може да бъде открит в клетките на скелетните мускули. механизъм следа деполяризация не е проучена. Евентуално, тя е свързана с краткосрочно увеличаване на клетъчната мембрана пропускливост на Na + и входа в клетката според концентрацията и електрически градиенти.