Potencjały spoczynkowe i
czynnościowe
Jakub Szewczyk
Zakład Psychofizjologii UJ
Potencjał receptorowy
-50
-60
Czas (ms)
2
Potencjał postsynaptyczny
-60
-70
Czas (ms)
3
Potencjał czynnościowy
40
-60
Czas (ms)
4
Mierzenie reakcji błony na zmianę
potencjału błonowego
5
Mierzenie reakcji błony na zmianę
potencjału błonowego
6
Co to jest jon?
Cząsteczka lub atom, która straciwszy lub
zyskawszy elektron/y stała się uzyskała ładunek
dodatni lub ujemny.
CzÄ…steczki zwiÄ…zane wiÄ…zaniem jonowym (np.
sole), rozpadają się na jony pod wpływem wody
lub innego rozpuszczalnika.
np. NaCl Na+ Cl-
7
Siły działające na jony
Siła zgodna z gradientem stę\
eń  jeśli w jednej
części roztworu jest więcej jonów danego typu,
działa na nie siła w kierunku mniej stę\
onej
części roztworu.
Siła zgodna z gradientem elektrycznym  jeśli
jedna część roztworu jest dodatnio naładowana
w stosunku do drugiej, aniony sÄ… przyciÄ…gane do
tej pierwszej, kationy do tej drugiej.
8
Gradient stÄ™\
eń i
gradient elektryczny
Gradient stÄ™\
eń Gradient elektryczny
Po osiągnięciu Przed osiągnięciem Po osiągnięciu
Przed osiągnięciem
równowagi równowagi równowagi
równowagi
9
Gradient stÄ™\
eń i
gradient elektryczny
10
Równowaga elektrochemiczna
czyli stan równowagi między siłami generowanymi przez
gradient stÄ™\
eń i gradient elektryczny.
Równanie Nernst a
(dla temp. 25oC):
11
Równowaga dla jonów potasu
12
Dystrybucja jonów w neuronach
(orientacyjne wartości)
wnętrze komórki na zewnątrz komórki
K+ 140 5
Na+ 5-15 145
Cl- 4-30 110
Ca2+ 0.0001 1-2
A- (du\
e aniony) 90-110 -
13
Równowaga dla jonów potasu
14
Potencjał spoczynkowy
Tak więc aby zaistniał potencjał spoczynkowy,
muszą być spełnione 2 warunki:
 istnieje ró\
nica stÄ™\
eń poszczególnych jonów
 błona jest selektywnie przepuszczalna dla niektórych z nich
Aby osiągnąć potencjał około -80 mV wystarczy \
e na
ka\
de 100.000 kationów będzie przypadać 100,001
anionów (wielkość nie mierzalna w kategorii stę\
eń)
15
Potencjał czynnościowy
" Co się stanie, gdy błona nagle stanie się
przepuszczalna dla jonów sodu?
16
Dynamika potencjału
czynnościowego
17
Kanały napięciozale\
ne
kanał otwarty
kanał zamknięty
błona zdepolaryzowana
błona spolaryzowana
Depolaryzacja błony powoduje
zmianę konformacji białka
18
Dynamika potencjału
czynnościowego
dynamikę potencjału
czynnościowego
determinuje otwarcie
napięcio-zale\
nych
kanałów  zarówno Na+
jak i K+
19
SkÄ…d wiemy \
e Na i K w całości
odpowiadają za potencjał czynnościowy?
20
SkÄ…d wiemy \
e Na i K w całości
odpowiadają za potencjał czynnościowy?
mo\
liwość
selektywnego
blokowania kanałów
dla Na+ (TTX) i
K+ (TEA)
21
Skąd się bierze ró\
nica stÄ™\
eń?
Zawdzięczamy ją pompie sodowo-
potasowej
22
Pompa sodowo-potasowa
na \
ywo
23
Refrakcja względna i bezwzględna
24
Kanał sodowy na \
ywo
25
Propagacja sygnału wzdłu\
aksonu
26
Propagacja sygnału wzdłu\
aksonu
27
Propagacja sygnału w
zmielinizowanym aksonie
" Węzeł ranviera
ma 2 µm
" Przestrzenie
międzywęzłowe
 1 mm
" Przeciętnie węzły
zajmujÄ… 0.2%
powierzchni błony
28
Propagacja potencjału czynnościowego
(na \
ywo)
29
Klasyfikacja neuronów ze względu
na szybkość przewodzenia
KLASA OPIS Szybkość
przewodzenia
Zmielinizowane aksony
AÄ… 80-120 m/s
nerwów obwodowych
Zmielinizowane aksony
A² 30-80 m/s
nerwów obwodowych
Zmielinizowane aksony
A´ 5-30 m/s
nerwów obwodowych
Zmielinizowane aksony
B 5-30 m/s
neuronów układu
autonomicznego
Niezmielinizowane aksony
C mniej ni\
2 m/s
30
Powstawanie potencjału czynnościowego
W warunkach fizjologicznych  zawsze we wzgórku
aksonalnym  dlaczego?
dendryt
jÄ…dro
osłonka
mielinowa zakończenia
presynaptyczne
akson
wzgórek
aksonalny
włókno
mięśniowe
kolce
ciało komórki
dendrytyczne
Poniewa\
ten region charakteryzuje siÄ™ du\
ym upakowaniem kanałów
napięciozale\
nych (900/µm2).
Podobne upakowanie kanałów spotykane jest w węzłach Ranviera
31
Na ciele komórki upakowanie wynosi 300/ µm2.
EPSP i IPSP
EPSP = excitatory postsynaptic potential
IPSP = inhibitory postsynaptic potential
determinują, czy powstanie potencjał
czynnościowy
32
Potencjał receptorowy
-50
-60
Czas (ms)
33
Potencjał postsynaptyczny
-60
-70
Czas (ms)
34
EPSP i IPSP
35