ELEKTROFIZJOLOGIA

Agnieszka Zwolińska-Bernat

KROK PO KROKU…

CELE:

• Zrozumieć co to są kanały jonowe?
• Zapamiętać gdzie są położone?
• Zrozumieć jak funkcjonują?

ABY OSIĄGNĄĆ CEL

• Należy znać budowę typowej błony

komórkowej

• Należy znać definicję jonu
• Zdawać sobie sprawę z tego, że

wędrówka jonów przez błonę
powoduje zmiany środowiska
zewnętrznego i wewnętrznego
komórki

KANAŁY JONOWE

• Kontrolują przechodzenie jonów przez

błonę komórkową

- Selektywne

– ze względu na rozmiar

jonów, ładunek, itp..

- Bierne

– zawsze są otwarte, jony

przechodzą stale

- Czynne

– posiadają bramkę, która otwiera

lub zamyka kanały

- Regionalne
- Specyficzne

ze względu na funkcję

• Komórka nerwowa ma więcej jonów

dodatnich na zewnątrz a ujemnych
wewnątrz. To tworzy potencjał
błonowy.

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

KANAŁY BRAMKOWANE

ELEKTRYCZNIE

• Kanały jonowe bramkowane

elektrycznie

– bramka tych kanałów

otwiera się lub zamyka dzięki zmianie

potencjału błonowego.

• Kiedy neuron jest w spoczynku kanały

bramkowane elektrycznie są zamknięte

• Podczas zmiany potencjału błonowego

dochodzi do otwierania bramek. Jony

przechodzą poprzez otwarte kanały.

KANAŁY BRAMKOWANE

CHEMICZNIE

• Niektóre kanały mają bramki zależne

od związków chemicznych
(bramkowane chemicznie)

• Neurotransmitery: acetylocholina,

GABA

LOKALIZACJA

• Bierne

kanały jonowe są zlokalizowane w:

- Błonie komórkowej dendrytu
- Ciele komórki
- Aksonie
• Kanały

bramkowane chemicznie

:

- Dendrycie
- Ciele komórki
• Kanały

bramkowane elektrycznie

- Na zakończeniach aksonu
- Wzdłuż niezmielinizowanych aksonów
- Węzłach Ranviera

ZA CO ODPOWIADAJĄ?

• Bierne

kanały odpowiadają za

utrzymanie

potencjału

spoczynkowego

• Bramkowane chemicznie

za

potencjały

synaptyczne

• Bramkowane elektrycznie

za

generowanie i utrzymanie potencjału

czynnościowego

KOLEJNY KROK –

POTENCJAŁ

SPOCZYNKOWY

…

CELE

• Poznać stężenie jonów wewnątrz i na

zewnątrz błony komórkowej

• Zauważyć, że pewne kanały są selektywnie

przepuszczalne dla niektórych jonów

• Zrozumieć, że potencjał spoczynkowy

kształtują jony Na i K

• Zdać sobie sprawę, że za utrzymanie

potencjału spoczynkowego odpowiada
pompa sodowo - potasowa

ROZMIESZCZENIE JONÓW

jony

wewnątrz

zewnątrz

Na

15

150

K

150

5

Cl

10

125

Wysokie stężenie

K+

wewnątrz komórki jest równoważone

przez wysoką liczbę anionów

(A-)

Wysokie stężenie

Na+

na zewnątrz komórki jest równoważone

przez wysoki poziom

Cl-

• Jony mogą przechodzić tylko przez

kanały jonowe

• Aniony wewnątrz komórki nie mogą

przechodzić przez błonę – są za duże

KOMÓRKA POBUDLIWA

• Komórka pobudliwa

odpowiada na

bodziec zmianą potencjału. Jest
bardzo przepuszczalna dla K i trochę
dla Na

• Do komórek pobudliwych zaliczamy:
- Neurony
- Kom. mięśniową

• Gradient chemiczny

powoduje

przechodzenie K+ na zewnątrz komórki

• Skoro K+ ucieka na zewnątrz komórki,

powoduje to nagromadzenie ładunków

dodatnich na zewnątrz błony a

wewnątrz ładunków ujemnych

• Gradient elektryczny

powoduje

przechodzenie K+ do środka

• GRADIENT ELEKTROCHEMICZNY

• W komórce

niepobudliwej

gdy

potencjał wewnątrz komórki wynosi

–

90mV

gradient chemiczny i

elektryczny dla K+ równoważy się

• Neurony

są przepuszczalne dla więcej niż 1

jonu: K+, Na+, i Cl-

• Potencjał spoczynkowy błonowy dla neuronu

zależy od K i wynosi

-70mV

• Przy wartości – 70 mV siła chemiczna

wypycha K+ stale na zewnątrz i jest większa

niż gradient elektryczny z zewnątrz

• Podobnie Na+ - siła chemiczna powoduje

wchodzenie Na+ do środka komórki i jest

silniejsza niż gradient elektryczny

• Żeby zapobiec ucieczce jonów dział

pompa

sodowo - potasowa

• Pompa sodowo – potasowa

transportuje jony wbrew gradientowi
stężeń. 3 jony Na na zewnątrz i 2
jony K do środka (

3Na/2K

)

• Pompa zużywa ATP

KOLEJNY KROK –

POTENCJAŁ

CZYNNOŚCIOWY

…

• Potencjał czynnościowy

– rezultat

szybkiej zmiany przepuszczalności
błony dla Na+ i K+ poprzez kanały
bramkowane elektrycznie

• Generowany jest we wzgórku aksonu,

gdzie gęstość kanałów
bramkowanych elektrycznie jest
największa. Dochodzi do

DEPOLARYZACJI

• Kanały dla Na+ otwierają się szybko

powodując wzrost przepuszczalności dla
Na+. Jeżeli bodziec jest wystarczająco
silny dochodzi do depolaryzacji.

• Bodziec progowy – 55mV

• Potencjał czynnościowy zachodzi na

zasadzie

„wszystko albo nic”,

zawsze

trwa tyle samo i ma tę samą amplitudę.

• Bodziec progowy powoduje otwarcie

dodatkowych kanałów dla Na+

• Kiedy dochodzi do zahamowania

potencjału czynnościowego?

- Inaktywacja kanałów dla Na+
- Otwarcie kanałów dla K+

REPOLARYZACJA

• Gdy napływa coraz mniej Na+ a

ucieka K+, potencjał błonowy staje
się bardziej ujemny wracając do
wartości spoczynkowych

HIPERPOLARYZACJA

• Gdy K+ nadal ucieka po repolaryzacji

• Okres refrakcji bezwzględnej

–

gdy kanały dla Na+ są zamknięte a
dla K+ otwarte. Żaden bodziec nie
jest w stanie wywołać depolaryzacji.

• Okres refrakcji względnej

–

odpowiednio silny bodziec jest w
stanie wywołać depolaryzację

• Fala depolaryzacji – przewodzenie

pobudzenia wzdłuż aksonu

• Szybkość przechodzenia fali zależy

od:

- Średnicy aksonu
- Mieliny