NEUROFIZJOLOGIA

UKŁAD NERWOWY składa się z komórek nerwowych i glejowych.

KOMORKA NERWOWA składa się z :

-ciała komórki (perykarion) zawiera wszystkie niezbędne organella komórkowe

-dendryty

-wzgórek aksonu – błona komórkowa tego wzgórka jest bogata w napięciozależne kanały sodowe i potasowe

-akson – kończy się zakończeniem aksonalnym, może być okryty osłonką mielinową ale wtedy muszą występować przewężenia Ranviera

-kolaterala – odgałęzienia boczna, zwiększają powierzchnię sieci komunikacyjnej

FUNKCJĄ KOMÓRKI NERWOWEJ jest przekazywanie informacji w postaci impulsu elektrycznego. Impuls ten będzie uporządkowanym ruchem jonów, najczęściej przez błonę komórkową.

BŁONA KOMÓRKOWA:

-fosfolipidy – tworzą dwuwarstwy fosfolipidowe, idealny izolator elektryczny

-białka – tworzą 2 struktury (kanały jonowe i pompy)

Kanały jonowe umożliwiają transport bierny. Nie wymaga on nakładów energii czyli jest zgodny gradientem stężeń. Aby jon mógł być transportowany przez błonę komórkową to w błonie komórkowej musza być otwarte kanały jonowe, które określają przepuszczalność błony komórkowej dla danego jonu.

Kanał jonowy posiada :

-wybiórczość – określa typ jonu transportowany przez kanał (sodowo-potasowe, anionowe, kationowe)

-mechanizm bramkowania – opisuje sposób aktywacji, który prowadzi do otwarcia lub zamknięcia kanału jonowego.

Typy kanałów jonowych:

-kanały bramkowane napięciem (napięciozależne, potencjalnozależne) – czynnikiem aktywującym jest zmiana potencjału błony komórkowej

-kanały bramkowane przez ligandy (ligandozależne) – substancja chemiczna, która przyłączając się do innej cząsteczki np. białka zmienia jego strukturę. Czynnikiem aktywującym jest przyłączenie liganda. Kanały wyciekowe (ligandozależne) pozostają otwarte nawet po odłączeniu liganda. One są cały czas otwarte.

POMPY:

Transport aktywny zachodzi wbrew gradientowi stężeń i wymaga nakładów energii.

Pompa sodowa – potasowa usuwa z komórki 3 jony sodu i transportuje do komórki 2 jony potasu przy użyciu energii pochodzącej z ATP.

FIZJOLOGICZNE ROLE POMPY:

-generowanie gradientów stężeń dla jonów sodu i potasu

-generuje ujemny ładunek wewnątrz komórki

-regulacja bilansu wodnego. Substancje hydrofobowe transportowane są z dyfuzją (nie wymagają dodatkowych struktur)

POTENCJAŁ SPOCZYNKOWY (BŁONOWY) – jest to stabilny potencjał błony komórkowej, na którą nie działa żaden bodziec, na której nie występują skutki wcześniejszego zadziałania bodźca i która nie wykazuje spontanicznej aktywności elektrycznej.

ELEMENTY GENEZY POTENCJAŁU SPOCZYNKOWEGO:

-gradient stężeń jonów sodu (wyższe w zew niż na wew) i potasu (wyższe w wew niż na zew)

-elektrogenna aktywność pompy sodowo –potasowej

-występuje wewnątrz komórki dużych anionów organicznych (białka)

-

-dla utrzymania potencjału spoczynkowego ruch jonów sodu przez błonę komórkową jest nieistotny

-w błonie komórkowej występują kanały wyciekowe potasowe

-niezbędny jest ruch jonów potasu przez błonę komórkową, tzw prąc potasowy

Prąd potasowy dąży do wyrównania potencjału błony z potencjałem równowagi dla jonów potasu (tak się będą przemieszczać by potencjał wynosił -70mV, trzeba oddać -70mV-[k]=> -81mV

Ruchem jonów przez błony komórkowe kierują:

-siła chemiczna (ruch jonów zgodny z gradientem)

-siła elektrostatyczna (kierują poprzez oddziaływania elektrostatyczne)

Jony sodu zgodnie z gradientem stężeń (siła chemiczna) do wewnątrz.

Jony potasu – jony na zew (siła chemiczna), elektrostatyczna do wew.

Jeśli siły mają ten sam kierunek to możliwy jest ruch o ile są otwarte kanały jonowe.

Przeciwne kierunki – albo się równoważą albo 1 siła przeważa (ruch jonów o ile w błonie występują otwarte kanały jonowe), równoważą się (nie ma możliwości ruchu jonów przez błonę komórkową)

POTENCJAŁ RÓWNOWAGI – to taki potencjał przyłączony do błony przepuszczalnej dla danego jonu, którego rezultatem jest siła elektrostatyczna równoważąca się.

RÓWANIE NERNSTA – umożliwia obliczenie potencjału dla jonów :

Sodu 58mV, potasu -81mV

RÓWNANIE GOLDMANA – obliczenie potencjału błony komórkowej.

Obliczenie potencjału błony z potencjałem równowagi umożliwia określić ruch jonów przez błonę komórkową

Potencjał błony = potencjał równowagi to wtedy dwie siły równoważą się.

POTENCJAŁ CZYNNOŚCIOWY – jest to jeden ze sposobu przekazywania informacji. (przejściowa zmiana potencjału błony związana z przekazywaniem informacji)

3 fazy:

1. DEPOLARYZACJA – wzrost potencjału błony powyżej wartość potencjału spoczynkowego, wynikające z napływu jonu sodów do wnętrza komórki, przez napięciozależne kanały sodowe. Napływ jonów sodu do komórki uruchamia odkomórkowy prąd potasowy. Żeby powstał potencjał czynnościowy, dokomórkowy prąd potasowy musi przeważyć odkomórkowy prąd potasowy. Depolaryzacja musi przekroczyć potencjał progowy (reguła wszystko albo nic). Z nią powstaje potencjał czynnościowy i informacja zostaje przekazana.

2. REPOLARYZACJA – to obniżenie wartości błony do wartości potencjału spoczynkowego. Wynika z odkomórkowego prądu potasowego przez napięciozależne kanały potasowe warunki konieczne do zajścia repolaryzacji : wszystkie kanały sodowe muszą być zamknięte a kanały potasowe muszą się otworzyć z opóźnieniem.

3. HIPERPOLARYZACJA – to obniżenie wartości potencjału błony poniżej wartość potencjału spoczynkowego. Jest to efekt ucieczki jonów potasu z komórki po zamknięciu kanałów potasowych.