Elektrické vlastnosti buňky

Prezentace na téma: "Elektrické vlastnosti buňky"— Transkript prezentace:

1 Elektrické vlastnosti buňky
Přenos signálu v NS a na svalové buňce Klidový membránový potenciál Akční potenciál

2 Přenos signálu v NS EPSP AP Neurotransmitter releasing

3 Šíření signálu po příčně pruhovaném svalovém vlákně
axon Svalové vlákno Nervosvalová ploténka

4 Elektrická aktivita myokardu

5 Hladký sval

6 Prerekvizity Buněčná membrána Na/K ATPáza Iontové kanály

7 Buněčná membrána Fosfolipidová dvojvrstva
glycerol - mastné kyseliny (hydrofobní) - fosfát (hydrofilní) Existuje jen ve vodném prostředí Proteiny periferní integrální nepenetrující penetrující

8

9 Na+- K+ ATPáza

10 Na+- K+ ATPáza Vyloučí 3 Na+ Přinese 2 K+
Nerovnoměrná distribuce iontů Na+ a Cl - extracelulárně K+ a A- intracelulárně

11 Iontové kanály buněčné membrány
Kanály stále otevřené (resting channels) Kanály vrátkované (gated channels) - uzavřené, když je membrána v klidu jejich propustnost je ovládána: 1. Změnou memb. potenciálu (napěťově řízené kanály) 2. Vazbou ligandu (chemicky řízené kanály 3. Napětím i chemicky 4. Mechanickým roztažením membrány

12 Napětím řízený (napěťově závislý) draselný kanál
Kanály vrátkované Napětím řízený (napěťově závislý) draselný kanál Dva stavy: Klidový (uzavřený) Po depolarizaci Aktivovaný - otevřený

13 Napětím řízený (napěťově závislý) sodný kanál
Kanály vrátkované Napětím řízený (napěťově závislý) sodný kanál Tři stavy: Klidový (uzavřený) Po depolarizaci Aktivovaný (otevřený) Inaktivovaný (uzavřený)

14 Klidový membránový potenciál
Každá živá buňka v organismu

15 Membránový potenciál není potenciál
Membránový potenciál není potenciál. Je to rozdíl dvou potenciálů, tedy je to z fyzikálního hlediska napětí na membráně.

16 1. teoretická úvaha – membrána propustná pouze pro K+

17 1. teoretická úvaha – membrána propustná pouze pro K+
Cl- Chemický (koncentrační) gradient Difuze Pohyb K+ z buňky ven

18 1. teoretická úvaha – membrána propustná pouze pro K+
K+ uniká z buňky po koncentračním gradientu A- nemohou uniknout z buňky K+ A- + - Na+ Cl- Na vnější straně membrány je více kladných nábojů Na vnitřní více záporných Vzniká elektrický gradient

19 Elektrický gradient Vstup K+ do buňky
1. teoretická úvaha – membrána propustná pouze pro K+ Elektrický gradient Vstup K+ do buňky K+ K+ K+

20 1. teoretická úvaha – membrána propustná pouze pro K+
Chemický a elektrický gradient se vyrovnají Žádný čistý tok iontů přes membránu Ustavení rovnováhy

21 1. teoretická úvaha – membrána propustná pouze pro K+
Záporné napětí na membráně Rovnovážný membránový potenciál pro K + je záporný

22 2. teoretická úvaha – membrána propustná pouze pro Na +
Cl- ??? Napětí na membráně kladné ? nulové ? záporné ?

23 2. teoretická úvaha – membrána propustná pouze pro Na+
Na + influx do buňky Cl- na vnější straně membrány Elektrický gradient Výstup Na+ z buňky Ustálení rovnováhy – rovnovážný membránový potenciál pro Na + je kladný

24 Rovnovážný potenciál pro K+ a pro Na+
Jestliže je membrána propustná pouze pro K Na+

25 Jak spočítat velikost membránového potenciálu
Osmotická práce Práce spojená s převodem l molu látky z koncentrace Ce na koncentraci Ci Ao= R.T.ln [Ce] /[Ci ] Elektrická práce Práce spojená s převodem l molu ionisované látky přes potenciální rozdíl E Ae = E. n. F R - univerzální plynová konstanta T - absolutní teplota Ce , Ci - koncentrace E - rozdíl potenciálů n - náboj iontu F - Faradayova konstanta

26 Jak spočítat velikost membránového potenciálu
V rovnovážném stavu se osmotická práce rovná práci elektrické Ao= Ae R.T.ln [Ce] /[Ci ] = E. n. F E = Nernstova rovnice E = RT/nF . ln [Ce] /[Ci ]

27 Akční potenciál Membrány vodivé - Axon neuronu Svalové vlákno
Hladký sval Srdeční sval Akční potenciál

28

29 Změny membránového potenciálu
- Depolarizace - Dosažení prahu - Otevření napěťových kanálů pro Na + - AP = další depolarizace a přepolarizování do kladných hodnot Vodivost membrány pro Na+ a pro K+

30 Propagace akčního potenciálu po axonu

31 Propagace akčního potenciálu po axonu

32 Akční potenciál

33 Přenos signálu v NS EPSP AP Neurotransmitter releasing

34 Šíření signálu po příčně pruhovaném svalovém vlákně
axon Svalové vlákno Nervosvalová ploténka

35 Elektrická aktivita myokardu

36 Hladký sval

37 Role Vápníku - klinická poznámka
Vysoká hladina Ca2+ – zvýšení prahu, generování AP je obtížnější (jako při hyperpolarizaci membrány) Nízká hladina Ca2+ - snížení prahu až na úroveň KMP Motoneurony generují spontánní AP, které produkují mimovolní svalové kontrakce

38 Oliheň Baker, Hodgkin, and Shaw

39

40