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

Přenos signálu v NS EPSP AP Neurotransmitter releasing

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

Elektrická aktivita myokardu

Hladký sval

Prerekvizity Buněčná membrána Na/K ATPáza Iontové kanály

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

Na+- K+ ATPáza

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

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

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

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

Klidový membránový potenciál Každá živá buňka v organismu

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

1. teoretická úvaha – membrána propustná pouze pro K+

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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 ]

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

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+

Propagace akčního potenciálu po axonu

Propagace akčního potenciálu po axonu

Akční potenciál

Přenos signálu v NS EPSP AP Neurotransmitter releasing

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

Elektrická aktivita myokardu

Hladký sval

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

Oliheň Baker, Hodgkin, and Shaw