Potencjały spoczynkowe i

czynno

ś

ciowe

Jakub Szewczyk

Zakład Psychofizjologii UJ

2

Potencjał receptorowy

Czas (ms)

-50

-60

3

Potencjał postsynaptyczny

Czas (ms)

-60

-70

4

Potencjał czynno

ś

ciowy

Czas (ms)

40

-60

5

Mierzenie reakcji błony na zmian

ę

potencjału błonowego

6

Mierzenie reakcji błony na zmian

ę

potencjału błonowego

7

Co to jest jon?

Cz

ą

steczka lub atom, która straciwszy lub

zyskawszy elektron/y stała si

ę

uzyskała ładunek

dodatni lub ujemny.

Cz

ą

steczki zwi

ą

zane wi

ą

zaniem jonowym (np.

sole), rozpadaj

ą

si

ę

na jony pod wpływem wody

lub innego rozpuszczalnika.

np. NaCl

Na

+

Cl

-

8

Siły działaj

ą

ce na jony

Siła zgodna z

gradientem st

ęż

e

ń

– je

ś

li w jednej

cz

ęś

ci roztworu jest wi

ę

cej jonów danego typu,

działa na nie siła w kierunku mniej st

ęż

onej

cz

ęś

ci roztworu.

Siła zgodna z

gradientem elektrycznym

– je

ś

li

jedna cz

ęść

roztworu jest dodatnio naładowana

w stosunku do drugiej, aniony s

ą

przyci

ą

gane do

tej pierwszej, kationy do tej drugiej.

9

Gradient st

ęż

e

ń

i

gradient elektryczny

Gradient st

ęż

e

ń

Gradient elektryczny

Przed osi

ą

gni

ę

ciem

równowagi

Po osi

ą

gni

ę

ciu

równowagi

Przed osi

ą

gni

ę

ciem

równowagi

Po osi

ą

gni

ę

ciu

równowagi

10

Gradient st

ęż

e

ń

i

gradient elektryczny

11

Równowaga elektrochemiczna

czyli stan równowagi mi

ę

dzy siłami generowanymi przez

gradient st

ęż

e

ń

i gradient elektryczny.

Równanie Nernst’a

(dla temp. 25

o

C):

12

Równowaga dla jonów potasu

13

Dystrybucja jonów w neuronach

(orientacyjne warto

ś

ci)

K

+

140

5

Na

+

5-15

145

Cl

-

4-30

110

Ca

2+

0.0001

1-2

A

-

(du

ż

e aniony)

90-110

-

wn

ę

trze komórki

na zewn

ą

trz komórki

14

Równowaga dla jonów potasu

15

Potencjał spoczynkowy

Tak wi

ę

c aby zaistniał potencjał spoczynkowy,

musz

ą

by

ć

spełnione 2 warunki:

– istnieje ró

ż

nica st

ęż

e

ń

poszczególnych jonów

– błona jest selektywnie przepuszczalna dla niektórych z nich

Aby osi

ą

gn

ąć

potencjał około -80 mV wystarczy

ż

e na

ka

ż

de 100.000 kationów b

ę

dzie przypada

ć

100,001

anionów (wielko

ść

nie mierzalna w kategorii st

ęż

e

ń

)

16

Potencjał czynno

ś

ciowy

• Co si

ę

stanie, gdy błona nagle stanie si

ę

przepuszczalna dla jonów sodu?

17

Dynamika potencjału

czynno

ś

ciowego

18

Kanały napi

ę

ciozale

ż

ne

Depolaryzacja błony powoduje
zmian

ę

konformacji białka

błona spolaryzowana

błona zdepolaryzowana

kanał zamkni

ę

ty

kanał otwarty

19

Dynamika potencjału

czynno

ś

ciowego

dynamik

ę

potencjału

czynno

ś

ciowego

determinuje otwarcie
napi

ę

cio-zale

ż

nych

kanałów – zarówno Na

+

jak i K

+

20

Sk

ą

d wiemy

ż

e Na i K w cało

ś

ci

odpowiadaj

ą

za potencjał czynno

ś

ciowy?

21

Sk

ą

d wiemy

ż

e Na i K w cało

ś

ci

odpowiadaj

ą

za potencjał czynno

ś

ciowy?

mo

ż

liwo

ść

selektywnego
blokowania kanałów
dla Na

+

(TTX) i

K

+

(TEA)

22

Sk

ą

d si

ę

bierze ró

ż

nica st

ęż

e

ń

?

Zawdzi

ę

czamy j

ą

pompie sodowo-

potasowej

23

Pompa sodowo-potasowa

na

ż

ywo

24

Refrakcja wzgl

ę

dna i bezwzgl

ę

dna

25

Kanał sodowy na

ż

ywo

26

Propagacja sygnału wzdłu

ż

aksonu

27

Propagacja sygnału wzdłu

ż

aksonu

28

Propagacja sygnału w

zmielinizowanym aksonie

• W

ę

zeł ranviera

ma 2

µ

m

• Przestrzenie

mi

ę

dzyw

ę

złowe

– 1 mm

• Przeci

ę

tnie w

ę

zły

zajmuj

ą

0.2%

powierzchni błony

29

Propagacja potencjału czynno

ś

ciowego

(na

ż

ywo)

30

Klasyfikacja neuronów ze wzgl

ę

du

na szybko

ść

przewodzenia

30-80 m/s

Zmielinizowane aksony
nerwów obwodowych

A

β

5-30 m/s

Zmielinizowane aksony
nerwów obwodowych

A

δ

mniej ni

ż

2 m/s

Niezmielinizowane aksony

C

5-30 m/s

Zmielinizowane aksony
neuronów układu
autonomicznego

B

80-120 m/s

Zmielinizowane aksony
nerwów obwodowych

A

α

Szybko

ść

przewodzenia

OPIS

KLASA

31

Powstawanie potencjału czynno

ś

ciowego

W warunkach fizjologicznych – zawsze we wzgórku

aksonalnym – dlaczego?

j

ą

dro

osłonka
mielinowa

wzgórek
aksonalny

kolce
dendrytyczne

ciało komórki

akson

zako

ń

czenia

presynaptyczne

włókno
mi

ęś

niowe

dendryt

Poniewa

ż

ten region charakteryzuje si

ę

du

ż

ym upakowaniem kanałów

napi

ę

ciozale

ż

nych (900/

µ

m2).

Podobne upakowanie kanałów spotykane jest w w

ę

złach Ranviera

Na ciele komórki upakowanie wynosi 300/

µ

m2.

32

EPSP i IPSP

EPSP = excitatory postsynaptic potential

IPSP = inhibitory postsynaptic potential

determinuj

ą

, czy powstanie potencjał

czynno

ś

ciowy

33

Potencjał receptorowy

Czas (ms)

-50

-60

34

Potencjał postsynaptyczny

Czas (ms)

-60

-70

35

EPSP i IPSP