WITAM

Potencjal spoczynkowy

ujemny ladunek neuronu

Skad sie on bierze?

Dziala tzw. pompa sodowo-potasowa

Potencjal spoczynkowy

Pompa sodowo (Na

+

) - potasowa (K

+

)

Wnetrze komórki

Plyn
zewnatrzkomórkowy

Pompy sodowo-
potasowe
(bialka blonowe)

Blonoa komórkowa
neuronu

Potencjal spoczykowy

Pompa sodowo (Na

+

) - potasowa (K

+

)

na zywo

Pompa sodowo-potasowa zuzywa okolo 40-50 % energii neuronu

Ames III, A., 2000. CNS energy metabolism as related to function.
Brain Res. 34, 42–68.

Potencjal spoczynkowy

Balans jonów w rzeczywistym neuronie

Rzeczywiste róznice stezen w neuronie ssaków

Stezenie [mM]

Wewnatrz komórki

Na zewnatrz komórki

Potencjal spoczynkowy

selektywna przepuszczalnosc blony

• Jakie jony przechodza przez blone

komórkowa?

• K

+

?

• Na

+

?

• Cl

-

?

TAK

NIE

TAK

Dla czego w takim razie obserwujemy
róznice w rozkladzie tych jonów które moga
przechodzic swobodnie przez blone neuronu?

Potencjal spoczynkowy

Sily dzialajace na jony

Gradient stezen

Gradient elektryczny

Przed osiagnieciem
równowagi

Po osiagnieciu
równowagi

Przed osiagnieciem
równowagi

Po osiagnieciu
równowagi

gradient
elektryczny

gradient
stezen

Potencjal spoczynkowy

Sily dzialajace na jony

K

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

Na

+

K

+

K

+

K

+

K

+

K

+

K

+

K

+

K

+

K

+

K

+

K

+

K

+

K

+

K

+

K

+

K

+

K

+

K

+

K

+

K

+

K

+

Na

+

K

+

Na

+

W efekcie..

Wnetrze neuronu

cytoplazma

blona
komórkowa

K

+

Na

+

Pompa Na

+/

K+

Potencjal spoczynkowy

róznice w dystrybucji jonów

Wewnatrz komórki jest wiecej jonów naladowanych ujemnie ale:

1) Roztwory: wewnatrz komórki i na zewnatrz komórki musza byc
elektrycznie obojetne.

2) Komórka musi byc w równowadze osmotycznej. (nie moze zawierac
wiekszej ilosci rozpuszczonych w niej substancji niz plyn zewnatrzkomórkowy)

Potencjal spoczynkowy

Balans jonów w przykladowym neuronie

WEWNATRZ KOMÓRKI [mM]

NA ZEWNATRZ KOMÓRKI [mM]

Na

+

117

30

K

+

3

90

Cl

-

120

4

Aniony
bialkowe

0

116

Aby osiagnac potencjal okolo -80 mV wystarczy ze na kazde 100.000 kationów
bedzie przypadac 100,001 anionów (wielkosc nie mierzalna w kategorii stezen)

Prosze policzyc calkowite stezenia

Potencjal spoczynkowy

Balans jonów w rzeczywistym neuronie

Rzeczywiste róznice stezen w neuronie ssaków

Stezenie [mM]

Wewnatrz komórki

Na zewnatrz komórki

No to pobawmy sie w komórke ;-)

Jakie jony znajduja sie w równowadze ?

Potencjal czynnosciowy

Co sie bedzie dzialo jesli nagle otworza sie kanaly sodowe?

Depolaryzacja

Potencjal

czynnosciowy

Dynamika

przeplywu jonów

Kanaly sodowe napieciozalezne

na czym to polega?

Depolaryzacja blony powoduje
zmiane konformacji bialka

blona spolaryzowana

blona zdepolaryzowana

kanal zamkniety

kanal otwarty

Propagacja potencjalu czynnosciowego

w neuronie niezmielinizowanym

Propagacja potencjalu czynnosciowego

w neuronie zmielinizowanym

Propagacja potencjalu czynnosciowego

(na zywo)

Klasyfikacja neuronów

ze wzgleu na szybkosc przewodzenia

30-80 m/s

Zmielinizowane aksony
nerwów obwodowych

Aß

5-30 m/s

Zmielinizowane aksony
nerwów obwodowych

Ad

mniej niz 2 m/s

Niezmielinizowane aksony

C

5-30 m/s

Zmielinizowane aksony
neuronów ukladu
autonomicznego

B

80-120 m/s

Zmielinizowane aksony
nerwów obwodowych

Aa

Szybkosc przewodzenia

OPIS

KLASA

• Wezel ranviera ma 2 µm

• Przestrzenie miedzywezlowe – 1 mm

• Przecietnie wezly zajmuja 0.2%

powierzchni blony

Potencjal czynnosciowy

charakterystyka potencjalu

czynnosciowego

Sumowanie
czasowe EPSP

EPSP sumuja sie
(czasowo) az
przekroczona zostaje
wartosc progowa

EPSP sumuja sie
(przestrzennie) az
przekroczona zostaje
wartosc progowa

Inhibitory post
synaptic potential

Excitatory post
synaptic potential

Próg (napiecie progowe)

Potencjal czynnosciowy

charakterystyka potencjalu

czynnosciowego – wazne terminy

• Potencjal czynnosciowy :-)

• EPSP

• IPSP

• Sumowanie czasowe

• Sumowanie przestrzenne

• Regula: „Wszystko albo nic”

• Próg pobudzenia

• Refrakcja wzgledna i bezwzgledna

Kanaly napieciozalezne

a potencjal blonowy

potencja

l

b

lonowy

Kanal Na

+

Kanal K

+

Potencjal czynnosciowy

w warunkach fizjologicznych powstaje zawsze we

wzgórku aksonalnym – dla czego?

dendryt

jadro

oslonka mielinowa

wzgórek
aksonalny

kolce
dendrytyczne

cialo
komórki

akson

zakonczenia
presynaptyczne

wlókno
miesniowe

Poniewaz ten region charakteryzuje sie duzym upakowaniem kanalów
napieciozaleznych (900/µm

2

).

Podobne upakowanie kanalów spotykane jest w wezlach Ranviera
Na ciele komórki upakowanie wynosi 300/ µm2.

Matsumoto , E. & Rosenbluth J. (1985) Plasma membrane structure at the axon
hillock, initial segment and cell body of frog dorsal root ganglion cells . Journal of
Neurocytology 14, 731-747

IPSP oraz EPSP raz jeszcze

neurotransmiter
pobudzajacy

neurotransmiter
hamujacy

zakonczenie
presynaptyczne

zakonczenie
presynaptyczne

receptor

Blona
postsynaptyczna

Blona
postsynaptyczna

receptor

szczelina
synaptyczna

szczelina
synaptyczna

wlókno pobudzajace

wlókno hamujace

To czy neuron wygeneruje

potencjal czynnosciowy

zalezy od chwilowego balansu EPSP i IPSP

synapsa pobudzajaca

synapsa hamujaca