2013-01-29
1
Budowa neuronu. Potencjał
spoczynkowy. Transport bierny i
aktywny jonów przez błonę
komórkową.
Julita Grzelak
BUDOWA
NEURONU
Dendryt
Jądro neuronu
Ciało komórki
Przewężenie Ranviera
Otoczka mielinowa
Akson
Synapsa
Zakończenia aksonu
Budowa neuronu
•
Neurony połączone są ze sobą wzajemnie tworząc sieci, dzięki którym realizowane są
funkcje inteligencji, emocji, pamięci i zdolności twórczych. Pojedynczy neuron przyjmuje
pobudzenie od ogromnej liczby innych neuronów dochodzącej do tysiąca.
•
Neuron jest komórką nerwową, która nie różni się znacząco od innych komórek i tkanek.
Wyróżnia się przede wszystkim wielkością otaczających ciało wypustek w postaci
rozkrzewionych gałązek, tzw. dendrytów.
Definicje części składowych neuronu
• Jądro
- jest to centrum obliczeniowe neuronu, gdzie zachodzą
procesy kluczowe dla jego funkcjonowania
• Dendryty
- są to wejścia neuronu, którymi do jego wnętrza trafiają
sygnały poddane późniejszej obróbce,
• Synapsa
- jest zakooczeniem wejśd (dendrytów) i stanowi tzw.
furtkę wejściową neuronu. W synapsach sygnał wejściowy może
byd wzmacniany lub osłabiany czyli ulega już wstępnej
modyfikacji,
• Wzgórek aksonu
- poprzez niego sygnał wyjściowy opuszcza
neuron, można go nazwad furtką wyjściową neuronu,
• akson
- jest wyjściem neuronu. Poprzez niego sygnał wyjściowy
wędruje dalej do innych neuronów. W tym punkcie wyjście
neuronu rozgałęzia się łącząc się z wejściami (dendrytami) innych
neuronów.
2013-01-29
2
Przechodzenie impulsu elektrycznego
przez neuron
•
Impuls przepływa wzdłuż neuronu tylko w jednym kierunku. Sygnał odbierany przez dendryty
przechodzi do ciała komórki, a następnie biegnie przez akson do dendrytów kolejnego
neuronu lub komórek somatycznych. Przekaz sygnału między aksonem a dendrytem zachodzi
w miejscu zwanym synapsą.
Potencjał spoczynkowy
• Potencjał spoczynkowy, inaczej nazywany błonowym, jest to
różnica potencjałów pomiędzy środkiem wewnątrz- i
zewnątrzkomórkowym , a komórka nie jest stymulowana
żadnym bodźcem
y=
Jego wartośd odgrywa ważną rolę :
1. W procesach błonowego transportu(np.w kanałach
nerkowych)
2. Komórkach receptorowych
3. W procesach skurczu komórek mięśnia
Potencjał spoczynkowy
Zdolnośd komórki do utrzymywania stałej wartości potencjału
spoczynkowego związana jest bezpośrednio z istnieniem
różnicy stężeo niektórych jonów pomiędzy wnętrzem i
otoczeniem komórki. Dla większości komórek jonami
"najważniejszymi" z punktu widzenia potencjału
spoczynkowego są jony sodu, potasu oraz chlorkowe.
Rodzaj jonu
Stęż. zewn. kom
Stęż. wewn. kom.
K
+
4 mM
140 mM
Na
+
144 mM
ok. 10 mM
Cl
-
114 mM
ok. 4 mM
• Potencjał błonowy bierze się z rozdzielenia dodatnich i
ujemnych ładunków przez błonę komórkową. W neuronach na
zewnątrz występują jony dodatnie, a wewnątrz – ujemne.
• Potencjał błonowy jest podstawową własnością wszystkich
żywych komórek
2013-01-29
3
Stan równowagi
x(c1+x)=(c2-x)(c2-x)
V - Potencjał Nernsta, potencjał równowagi,
potencjał dyfuzji
R-stała gazowa, T- temp.bezw.
Z- wartościowość jonów, F- stała Faradaja
C1- stężenie jonów na zewn. komórki
C2- stężenie jonów wewnątrz komórki
Wartośd różnicy potencjału ,
przy której dochodzi do
takiej równowagi nazywamy
V potencjałem równowagi
• Wnętrze komórki i środowisko zewnętrzne są
elektrycznie skompensowane(obojętnie
elektrycznie) . Lokalny brak kompresji
występuje jedynie na powierzchni błony
komórkowej.
• potencjał spoczynkowy neuronu wynosi
-90mV
TRANSPORT AKTYWNY
Transportem aktywnym nazywamy
transport substancji wymagający nakładu
energii. Zachodzi on zawsze z udziałem
wyspecjalizowanych struktur błonowych
(białek inegralnych) sprzęgających
transport z procesem uwalniania energii.
ródłem energii bardzo często jest
hydroliza ATP i dlatego białka biorące
udział w tym procesie traktowane są jako
enzymy posiadające własności ATPazy.
W większości przypadków transport
aktywny odbywa się wbrew różnicy stężeo
danej substancji (w stronę większego
stężenia) i w związku z tym mechanizmy
tego transportu często nazywane są
"pompami". Dobrze poznanym
przykładem takiego mechanizmu jest
pompa sodowo-potasowa.
TRANSPORT AKTYWNY 2
Transportuje ona bowiem jony sodu z wnętrza komórki na zewnątrz,
jednocześnie przenosząc jony potasu w kierunku odwrotnym. Na
jedną rozłożoną przez tę pompę cząsteczkę ATP przypada transport
trzech jonów sodu i dwóch jonów potasu. Działanie pompy sodowo-
potasowej ma olbrzymie znaczenie dla utrzymania stałej różnicy
stężeo tych jonów, zwłaszcza w komórkach pobudliwych. Jak
wiadomo bowiem bierny transport jonów zachodzący zarówno
podczas spoczynku komórki jak i w czasie trwania potencjału
czynnościowego po pewnym czasie prowadziłby do wyrównania
stężeo jonów sodu i potasu wewnątrz i na zewnątrz komórki.
W przypadku pompy sodowo-potasowej występuje bezpośrednie
sprzężenie transportu z. procesem uwalniania energii (hydrolizą
ATP).
2013-01-29
4
TRANSPORT BIERNY- DYFUZJA PROSTA
i dyfuzja ułatwiona
Jeśli transport danego składnika nie
wymaga nakładu energii (odbywa się
on na skutek np. z różnicy stężeo) to
nazywany jest transportem biernym.,
czyli : transport cząsteczek przez
błonę plazmatyczną ze stężenia
większego do mniejszego, nie
wymagający energii metabolicznej.
Najmniej skomplikowanym
przypadkiem transportu biernego jest
dyfuzja prosta(Dyfuzja prosta to
samorzutny ruch cząsteczek danej
substancji od stężenia większego do
mniejszego (zgodnie z gradientem
stężeo) Im wyższa temperatura tym
szybciej zachodzid będzie dyfuzja.)
TRANSPORT BIERNY- DYFUZJA
UŁATWIONA
• Kolejnym typem błonowego transportu biernego
jest dyfuzja ułatwiona (nośnikowa). W tym
przypadku cząsteczki transportowanej substancji
przenikają przez błonę po utworzeniu kompleksu
z nośnikiem. Szczególnymi przypadkami
transportu nośnikowego są symport i antyport. W
przypadku symportu cząsteczki dwu różnych
substancji są transportowane jednocześnie (przez
ten sam nośnik) w tą samą stronę, w antyporcie
każda z nich przenoszona jest w przeciwną stronę.
Systemy antyportu nazywane są także
mechanizmami wymiany.