Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

ELEKTRICKÉ JEVY NA MEMBRÁNĚ. MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL •rozdíl elektrického potenciálu mezi 2 stranami biologické membrány •- z fyzikálního hlediska = elektrické.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "ELEKTRICKÉ JEVY NA MEMBRÁNĚ. MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL •rozdíl elektrického potenciálu mezi 2 stranami biologické membrány •- z fyzikálního hlediska = elektrické."— Transkript prezentace:

1 ELEKTRICKÉ JEVY NA MEMBRÁNĚ

2 MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL •rozdíl elektrického potenciálu mezi 2 stranami biologické membrány •- z fyzikálního hlediska = elektrické napětí na polarizované semipermeabilní membráně - vzniká jako důsledek působení elektrochemického gradientu malých iontů a protonů: •- z fyzikálního hlediska = elektrické napětí na polarizované semipermeabilní membráně - vzniká jako důsledek působení elektrochemického gradientu malých iontů a protonů: semipermeabilní membránou ionty či molekuly procházejí volně jen výjimečně, jedná se o molekuly: - rozpustné v tucích (PCB, glycerol, nekonjugovaný bilirubin) - slabě polarizované (voda, močovina, oxid uhličitý) •velké a nabité částice procházejí jen speciálními kanály či za využití specifických přenašečů

3 MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL •velikost membránového potenciálu závisí na poměru koncentrací iontů na obou stranách membrány •je-li membrána permeabilní pro daný iont, pak elektrochemický potenciál i-tého iontu: μ i = μ io + R T ln a i + z i F E μ io potenciál daného iontu za standardních podmínek F - Faradayova konstanta T - absolutní teplota R - univerzální plynová konstanta z - mocentství E - membránový potenciál a aktivita a = γ c γ aktivitní koeficient c → 0 γ → 1

4 Gibbsova-Donnanova rovnice membránové rovnováhy •Pro i(tý) ion intracelulárně (i) a extracelulárně (e) za rovnováhy dojde k vyrovnání elektrochemických potenciálů: μ io(i) + R T ln a i(i) + z i F E (i) = = μ io(e) + R T ln a i(e) + z i F E (e)

5 ELEKTRONEUTRALITA permeabilních iontů [K + ] e [Cl - ] i = [K + ] i [Cl - ] e [K + ] e. [Cl - ] e = [K + ] i. [Cl - ] i

6 Rovnovážný potenciál E R R T a i(e) E R = E (e) – E (i) = ln z i F a i(i) R T ln a i = z i F E chemická práce = elektrické práci

7 ROVNOVÁŽNÝ POTENCIÁL •- bereme-li v úvahu jen 1 iont, pak pro rovnovážný stav platí NERNSTOVA ROVNICE upravená pro výpočty: R T c e E = 2, log z F c i • E - membránový potenciál R – molární (univerzální) plynová konstanta F - Faradayova konstanta T - absolutní teplota z - mocentství (K + = 1) c i - intracelulární koncentrace c e - extracelulární koncentrace

8 Svalová buňka savců (koncentrace z následující tabulky) •E R(K+) = - 0,0975 V •E R(Na+) = + 0,0667 V •- znamená, že strana membrány uvnitř buňky je zápornější •+ opak

9 Na rovnováze se podílí všechny ionty TYPICKÁ INTRA- A EXTRA-CELULÁRNÍ KONCENTRACE IONTŮ INTRACELULÁRNĚ [mmol/l]EXTRACELULÁRNĚ [mmol/l] Na + 12Na K+K+ 155K+K+ 4 Ca – Ca Cl HCO proteiny (A - )155proteiny (A - )0 VÝSLEDNÝ NÁBOJ -+

10 Goldmanova rovnice membránového potenciálu: R T p K+ [K + ] (e) + p Na+ [Na + ] (e) + p Cl- [Cl - ] (e) E m = ln z F p K+ [K + ] (i) + p Na+ [Na + ] (i) + p Cl- [Cl - ] (i) lze tak vypočítat klidové i akční potenciály

11 Klidový membránový potenciál různých buněk [mV] •erytrocyt -10 •hladký sval -40 až -60 •příčně pruhovaný sval -70 až -80 •nervová buňka -70 až -90 •srdeční sval -100 •nádorové buňky -10 až -40 Čím vyšší je klidový membránový potenciál buňky - tím je buňka dráždivější!

12 Sodnodraselná pumpa •aktivní transport (kotransport – antiport) za dodání energie z ATP •Enzym - Na + K + ATPasa integrovaná do buněčné membrány •komplex Na-Enzym po dodání energie ~ P vede ke změně konfigurace, což má za následek změnu vazebného místa. Tím se uvolní Na + a naváže se K +. •Následující hydrolýzou se celý komplex rozloží.

13 Sodnodraselná pumpa 1. intracelulární strana membrány Na + (i) + ENZ + ATP → Na + -ENZ~P + ADP 2. extracelulární strana membrány Na + -ENZ~P + K + (e) → Na + (e) + K + -ENZ-P 3. intracelulární strana – hydrolýza komplexu K + -ENZ-P → K + (i) + ENZ + P

14 Vápníková pumpa •Ca 2+ ATPasa zabudovaná do membrány sarkoplazmatického retikula udržuje v okolí svalových vláken nízkou koncentraci Ca 2+

15 Úkoly aktivního transportu •extrakce živin z extracelulárního prostředí a jejich zakoncentrování intracelulárně •regulace a udržování metabolicky ustáleného stavu (vyrovnání fluktuací okolí) •vysoká intracelulární koncentrace elektrolytů nutná pro proteosyntézu na ribosomech •regulace objemu a stabilita pH buňky •gradient Na + a K + u klidového membránového potenciálu nutný pro následné vedení vzruchů.

16 Vznik a šíření vzruchu •kabelové vlastnosti nervového vlákna útlum: E x = E o. e -x / λ x vzdálenost λ p ř enosová konstanta

17 Šíření vzruchu •základním projevem vzrušivé tkáně (nervové, svalové) je akční potenciál •šíření lokálními proudy •saltatorické šíření na myelinizovaných nervových vláknech

18 Synapse •fyzikální – obousměrné, CNS •chemické – jednosměrné, modulační vlastnosti mediátoru

19 Potenciály lze snímat na orgánech i povrchu těla •unipolární zapojení elektrod (jedna měrná, druhá srovnávací) •bipolární zapojení elektrod (obě měrné) •EKG, EEG, EMG, elektroretinografie, elektrohysterografie elektrogastrografie

20 Účinky elektrického proudu na organismus •dráždivé •tepelné •elektrolytické •stejnosměrný proud •střídavý proud

21 Využití stejnosměrného proudu v medicíně •Galvanizace – změna pH v okolí elektrod u anody se pH snižuje – analgezie u katody se pH zvyšuje - stimulace •Iontoforéza farmaka iontového charakteru

22 Využití střídavého proudu v medicíně •Diatermie 1. krátkovlnná 27 MHz spíše povrchové účinky kontinuální x pulzní 2. ultrakrátkovlnná 434 MHz pulzní – hloubkový efekt (3. mikrovlnná MHz – jiný fyz. princip - magnetron)

23 Využití střídavého proudu v medicíně •Pulzní jednocestně nebo dvoucestně usměrněný střídavý sinusový proud •Dráždivé účinky – transkutánní elektrická nervová stimulace TENS • elektrostimulace 0,25 – 200 Hz •kardiostimulace •defibrilace 1000 – 3000 V

24 Vysokofrekvenční chirurgie nad 300 kHz •tepelná koagulace – pomalý ohřev •elektrotomie (řezání) – rychlý ohřev •vaporizace – vysoký výkon •monopolární vysoká proudová hustota vlivem různé plochy elektrod •bipolární – krátká dráha, kleště


Stáhnout ppt "ELEKTRICKÉ JEVY NA MEMBRÁNĚ. MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL •rozdíl elektrického potenciálu mezi 2 stranami biologické membrány •- z fyzikálního hlediska = elektrické."

Podobné prezentace


Reklamy Google