Czynność komórek nerwowych

Czynność komórek nerwowych

Pobudliwość i pobudzenie:

Pobudliwość jest to zdolność reagowania na bodziec.

Tkanki pobudliwe-to te które szybko odpowiadają na bodźce. Są to tkanki zbudowane z komórek nerwowych i ich wypustek oraz z komórek mięśni poprze cznie prążkowanych, gładkich i mięśnia sercowego.

Pobudzenie- jest to zmiana właściwości błony komórkowej lub metabolizmu komórkowego pod wpływem bodźców (chemicznych lub fizycznych) czyli czynników działających z zewnątrz na komórki.

Potencjał spoczynkowy błony komórkowej

Pomiędzy wnętrzem komórek tkanek pobudliwych, a płynem zewnątrz komórkowym występuje w spoczynku stale ujemny potencjał spoczynkowy błony komórkowej, który w kom.neuronu wynosi od –60 do-80mV, a w kom.m.poprzecznie prążkowanych od –80 do –90mV.

Potencjał spoczynkowy błony komórkowej

W zależności od stanu czynnościowego komórki, białka błony komórkowej tworzące kanały jonowe dla prądów poszczególnych jonów otwierają się lub zamykają się.

Pompa sodowo-potasowa

Utrzymanie wewnątrz komórki dużego stężenia jonów K+ i małego Na+ wymaga aktywnego transportu obu tych kationów przez błonę komórkową przeciwko gradientowi stężeń.

Enzym transportujący jony Na+ i K+ przez błonę komórkową wbrew gradientowi stężeń wymaga nakładu energii, którą czerpie z hydrolizy ATP do ADP w obecności jonów magnezowych.

Nosi on nazwę Na-K-ATP-aza, która jest aktywowana przez jony Na+ i K+.

Energia wyzwolona z rozpadu 1 mol ATP do ADP jest wykorzystana na transport 3moli Na+ z komórki i 2 moli K+ do komórki.

Prawidłowa jej praca zależy od:

  1. Stałego dopływu tlenu i substancji energetycznych do komórek

  2. Stałej resyntezy ATP z ADP i fosforanu w procesie oddychania komórkowego

  3. Stałego odprowadzania z komórek CO2.

Prawidłowa jej praca zależy od:

  1. Odpowiedniego stosunku kationów Na+ do K+ w płynie zewnątrzkomórkowym

  2. Odpowiedniej temperatury dla procesów enzymatycznych wewnątrzkomorkowych, która wynosi 37o C.

Komórka nerwowa

W organiźmie człowieka znajduje się około 1 biliona komórek nerwowych i od kilkunastu do kilkudziesięciu razy więcej komórek podporowych czyli glejowych.

Znaczna większość komórek nerwowych jest skupiona w ośrodkowym układzie nerwowym, a niewielka ich ilość występuje poza tj w zwojach nerwów czaszkowych, rdzeniowych, układu autonomicznego i splotach p. pokarmowego.

Neuron składa się z ciała komórkowego i z 2 rodzajów wypustek tj. aksonu i licznych dendrytów.

Zasadniczą funkcją neuronu jest przekazywanie informacji zakodowanej w postaci impulsów nerwowych.

Ciała neuronów są zasadniczym miejscem metabolizmu i syntezy składników komórkowych.

-transport szybki,

-transport wolny.

Komórka nerwowa

Dendryty-przewodzą impulsy nerwowe w kierunku do ciała komórkowego.

Potencjał czynnościowy

Bodziec działając na błonę komórkową neuronu zmienia jej właściwości, co wywołuje potencjał czynnościowy.

Impuls nerwowy-jest to przesuwanie się fali depolaryzacji od miejsca zadziałania bodźca na błonę komórkową aż do zakończeń neuronu.

Synapsa-jest to miejsce stykania się ze sobą błony komórkowej zakończenia aksonu z błoną komórkową drugiej komórki.

Błona presynaptyczna-błona komórkowa neuronu przekazującego impuls.

Błona postsynaptyczna- błona komórkowa neuronu odbierającego impuls.

Transmittery

Są to przekaźniki chemiczne wydzielane z zakończeń aksonów w obrębie synapsy, zmieniające właściwości błony postsynaptycznej.

Po ich związaniu z receptorem błonowym następuje aktywacja sodowa i otwierają się kanały dla dokomórkowego prądu sodowego i tj depolaryzacja i po 0,5ms następuje inaktywacja sodowa z jednoczesną aktywacją potasową-wychodzenie K+ z komórki tj.repolaryzacja.

Transmittery chemiczne pobudzające:

Acetylocholina, Dopamina, Noradrenalina, Serotonina, Adenozyna, Sole kwasu asparaginowego i glutaminowego.

Transmittery synaptyczne pobudzające – tlenek azotu.

Transmitter hamujący-GABA- kwas gamma –aminomasłowy prowadzi do hiperpolaryzacji błony postsynaptycznej czyli powstaje postsynaptyczny potencjał hamujący.

Modulatory synaptyczne

  1. Są to związki o większych cząsteczkach uwalniane poza transmitterami w czasie egzocytozy z pęcherzyków synaptycznych

  2. Działają na błonę pre- i postsynaptyczną.

  3. Aktywują lub inaktywują enzymy błonowe wpływając na inter- i ekster- nalizację receptorów błon komórkowych.

  1. Wykryto je w podwzgórzu, przysadce oraz w przewodzie pokarmowym.

  2. Osobną grupę modulatorów stanowią peptydy opioidowe-działające tłumiąco na przewodnictwo synaptyczne.

  3. Przewodnictwo synaptyczne modulują też adenozynotrifosforany i prostoglandyny.

Kontrola ekspresji genów

Przepływ informacji między neuronami :

1.procesy zachodzące w błonie komórkowej

2.synteza transmitterów i modulatorów

3.stale postępujący i wsteczny przepływ substancji chemicznych (peptydy)

4.po wniknięciu do jądra komórki oddziaływują na aparat genetyczny.

5.przyspieszają lub opóźniają proces transkrypcji mRNA dla polipeptydów (pełniących rolę modulatorów) i białek (uczestniczących w syntezie transmitterów)

6.Dzięki kontroli ekspresji genów w aparacie genetycznym jądra komórkowego neurony wzajemnie oddziaływują na siebie.

Hamowanie presynaptyczne

W zależności od umiejscowienia na błonie post synaptycznej neuronu odbierającego synapsy dzielą się na 3 rodzaje(są to zakończenia syna ptyczne aksonów na błonie postsynaptycznej):

Dendrytów-synapsa aksono-dendrytyczna

Ciała neuronu-synapsa aksono-somatyczna

Aksonów-synapsa aksono-aksonalna.

Przewodzenie impulsów we włóknach bezrdzennych polega na przesuwającej się w sposób ciągły fali depolaryzacji, za którą postępuje repolaryzacja.

Przewodzenie impulsów we włóknach rdzennych

Przewodzone są one na zmianę z narastającą i zmniejszającą się częstotliwością. Dzięki temu tworzą one salwy impulsów.

Grupy włókien nerwowych

Podział pod względem:

-morfologicznym (występowanie lub nie osłonki mielinowej, do średnicy aksonu)

-czynnościowym(w zależności miejsca przewodzenia impulsów)

Morfologiczne-tworzą w ośrodkowym układzie nerwowym drogi nerwowe, a w obwodowym układzie nerwowym tworzą skupiska w postaci nerwów.

Czynnościowe-

włókna dośrodkowe czyli aferentne (przewodzące impuls z obwodu do ośrodka), stanowią część łuków odrucho wych somatycznych i autonomicznych.

włókna odśrodkowe czyli eferentne (przewodzące impuls z ośrodka na obwód) są to nerwy czaszkowe i rdzeniowe.

Nerwy czaszkowe i rdzeniowe

W organiźmie człowieka znajduje się:

12 par nerwów czaszkowych

31 par nerwów rdzeniowych

We wszystkich nerwach czaszkowych i rdzeniowych biegną włókna aferentne, pokryte osłonką mielinową lub bez osłonki.

Włókna eferentne opuszczają oś.u.n.i biegną do:

-m.szkieletowych p.p.i tworzą układ somatyczny lub

-m.gładkich i gruczołów tworząc układ autonomiczny

Nerwy rdzeniowe:

7 nerwów szyjnych

12 nerwów piersiowych

5 nerwów lędźwiowych

5 nerwów krzyżowych

2 nerwy guziczne

Komórki glejowe

To drugi rodzaj komórek występujących w ośrodkowym i obwodowym układzie nerwowym.

  1. Są one znacznie liczniejsze niż nerwowe.

  2. Nie przewodzą impulsów.

  3. Pełnią funkcję podporową dla komórek nerwowych.

  1. Wychwytują i metabolizują transmittery-wpływając na przewodnictwo synaptyczne

  2. Dzielą się na neuroglej(astrocyty, oligodendrocyty,ependymocyty, gliocyty, neurolemocyty) i mezoglej czyli mikroglej(mające właściwości żerne, wytwarzające IL-1-wywołującą odczyn gorączkowy).

Układ mięśniowy

Mięśnie poprzecznie prążkowane czyli szkieletowe

  1. Zbudowane z kilku tysięcy komórek mięśniowych tworzących pęczki

  2. Mają długość od kilku mm do 50 cm

  3. Na obu końcach są przyczepione do ścięgien

  4. Komórka mięśniowa jest otoczona sarko-lemą-pobudliwą błoną komórkową

  1. Wnętrze komórki wypełnia sarkoplazma i pęczki włókien mięśniowych

  2. Włókno mięśniowe- miofibryla ma na przemian ułożone odcinki silniej załamujące światło tworzące prążki ciemniejsze (anizotropowe A) i słabiej załamujące światło jaśniejsze(izotropowe I).

Mięśnie poprzecznie prążkowane czyli szkieletowe

  1. Włókienko mięśniowe składa się z nitek kurczliwych grubych(miozyny) i cienkich (aktyny i tropomiozyny, na której osadzone są cząsteczki troponiny T,I,C, każda z nich ma odmienne właściwości, T-łączy się z tropomiozyną; I- z aktyną; C-z jonami wapnia).

Sarkomer

Obejmuje 1cały prążek anizotropowy i

sąsiadujące z nim 2 połówki prążka izotropowego.

W czasie skurczu nitki aktyny tworzące prążki izotropowe wsuwają się pomiędzy nitki miozyny i wszystkie prążki I nikną.

W czasie rozkurczu nitki aktyny wysuwają się spomiędzy nitek miozyny i prążki I stają się widoczne.

Mechanizm skurczu

  1. Po zadziałaniu bodźca fizjlogicznego na komórki mięśni szkieletowych(jakim jest uwolniona na synapsie nerwowo- mięśniowej acetylocholina) dochodzi do pobudzenia błony komórkowej czyli depolaryzacji

  2. Następuje aktywacja kanałów dla doko- mórkowego szybkiego prądu jonów Na+

  1. Depolaryzacja przesuwa się po powie- rzchni bł.komórkowej obejmując wnętrze

  2. Ze zbiorników końcowych uwalniają się wolne jony wapniowe

  3. Następuje wiązanie jonów Ca z troponiną C, zmniejszając jej powinowactwo do aktyny

  1. Cząstki aktyny stykając się z miozyną wyzwalają jej aktywność enzymatyczną

  2. Aktywna miozyna rozkłada ATP do ADP i fosoranu

  3. Ślizgowe nasuwanie się nitek cienkich aktyny na grube miozyny, powoduje skracanie się komórek m.p.p. i skurcz mięśnia.

Skurcz mięśni

Bodziec pojedynczy o sile progowej lub większej od niej działając na komórkę mięśniową powoduje depolaryzację błony komórkowej, po której następuje skurcz całej komórki zgodnie z prawem”wszystko albo nic”

Bodziec podprogowy nie powoduje depolaryzacji błony i komórka nie kurczy się

Skurcz izotoniczny-komórki mięśniowe skracają się i cały mięsień skraca się, lecz jego napięcie nie zmienia się, a przyczepy zbliżają się do siebie.

Skurcz izomeryczny-polega na zwiększeniu napięcia mięśnia bez zmian długości, a przyczepy nie zmieniają swojej odległości.

Skurcz tężcowy zupełny-wywołany jest sumowaniem się skurczów pojedynczych przy pewnej częstotliwości bodźca, gdy bodziec pobudza mięsień w odstępach krótszych niż trwa pojedynczy skurcz.

Skurcz maksymalny-wywołany pobudzeniem wszystkich komórek mięśniowych.

Skurcz mięśni

1.Włókna wolno kurczące się odporne na zmęczenie:

  1. Włókna szybko kurczące się odporne na zmęczenie:

  1. Włókna szybko kurczące się nieodporna na zmęczenie:

Energetyka skurczu mięśnia

  1. Obejmuje zamianę energii chemicznej na prace mechaniczną i energie cieplną

  2. Proces energetyczny może odbywać się w warunkach tlenowych jak i beztlenowych,

  3. Wyzwolona energia w czasie spalania tylko częściowo jest zamieniona w pracę mechaniczną

  1. Ta część wyrażona jest w stosunku procentowym do całkowitej energii wytworzonej w związku z pracą mięśniową stanowi 30-36% i tj tzw. wydajność mechaniczna

Tkanka mięśniowa dysponuje 3 mechanizmami energetycznymi:

Skurcz mięśni

  1. Źródłem energii potrzebnej do skurczu jest ATP.

  2. ATP rozpada się do ADP i ortofosforanu.

  3. Energia do resyntezy ATP pochodzi z metabolizmu składników odżywczych (glukozy) do produktów końcowych tj CO2 i H2O

Glikoliza tlenowa-gdy jest dostateczna prężność tlenu w komórce

Substrat energetyczny+P+02 CO2+H2O+ATP

Glikoliza beztlenowa- w czasie narastającego wysiłku fizycznego spada dowóz tlenu do komórek mięśnia i dochodzi do dysocjacji mioglobiny(która uwalnia związany tlen), lecz zapasy te tlenu są zbyt małe w stosu- nku do potrzeb i energia potrzebna do resyntezy ATP jest czerpana z glikolizy beztlenowej i hydrolizy fosfokreatyny, które jest mniej wydajne , wskutek spadku pH i wzrostu mleczanów.

Energia cieplna w komórce mięśniowej pochodzi z:

-metabolizmu spoczynkowego

-reakcji chemicznych w czasie aktywacji miozyny

-skracania komórki mięśniowej

-rozkurczu i wydłużania się komórki mięśniowej

-odnowa związana z resyntezą ATP i działaniem pompy sodowo-potasowej.

Jednostka motoryczna

Jest ustanowiona przez jedną komórkę nerwową, jej wypustkę, która biegnie do mięśnia i unerwia wszystkie komórki mięśniowe.

Ruchy kończyn i całego ciała

Są spowodowane skurczami tężcowymi izotonicznymi, izometrycznymi i auksotonicznymi(jednoczesne zbliżenie przyczepów i zwiększenie napięcia).

Siła skurczu

Zależy od:

Regulacja napięcia mięśniowego

  1. Ośrodki nadrzędne ruchowe w ośrodkowym układzie nerwowym.

  2. Samoregulacja.

Synapsa nerwowo-mięśniowa:

Zakończenie synaptyczne nerwowo –mięśniowe jest to miejsce stykania się wypustek komórki nerwowej (aksonu) z komórką mięśniową.

Włókno nerwowe w pobliżu unerwianej komórki mięśniowej traci osłonkę mielinową dzieli się na wiele stopek końcowych.

Z pęcherzyków synaptycznych włókna nerwowego uwalnia się acetylocholina wywołująca depolaryzację błony komórki mięśniowej co powoduje wahnięcie potencjału elektrycznego i tj tzw.potencjał zakończenia synaptycznego nerwowo-mięśniowego.

Enzym rozkładający acetylocholinę jest-to esteraza cholinowa.

Na przewodnictwo nerwowo-mięśniowe mają też wpływ jony wapniowe (pobudzają Ach) i jony magnezowe (hamują Ach).

Czynność układów kontrolno-regulujących

Wystąpienie skurczu mięśniowego zależy od:

Aktywność mięśniowa człowieka , angażuje aparat ruchu oraz cały szereg narządów wewnętrznych.

Istota czynności mięśnia

Mięśnie gładkie

Cechy:

  1. Komórki mięśni gładkiej nie mają sarko- merów czyli jednostek kurczliwych.

  2. Wnętrze wypełniają nitki kurczliwe ułożone równolegle, wzdłuż osi komórki.

  3. W czasie skurczu nitki skracają się (nasuwanie aktyny na miozynę).

  1. W cytoplaźmie kalmodulina łączy się z napływającymi jonami wapnia.

  2. Następuje aktywacja enzymów miozyny.

  3. Hydroliza ATP-nitki cienkie aktyny przesuwają się wzdłuż grubych miozyny.

Mięśnie gładkie kurczą się pod wpływem:

  1. Samoistnego pobudzenia, występującego rytmicznie(rozrusznik dla pozostałych)

  2. Czynnika miejscowego mechanicznego lub chemicznego np. zmiany pH, rozciąganie

  1. Przekaźników chemicznych wytworzonych w odległych miejscach i przenoszonych na drodze humoralnej-np. hormony rdzenia nadnerczy.

  1. Przekaźników chemicznych wydzielonych z aksonów neuronów układu autonomicznego

Na komórki m.gładkich działają 2transmittery

1.Noradrenalina-wydzielana na zakończeniach układu współczulnego- działa na komórki mięśni gładkich za pośrednictwem receptorów alfa i beta adrenergicznych

2.Acetylocholina-wydzielana na zakończeniach układu przywspółczulnego.

Wiąże się z receptorami muskarynowymi M2 i M4 wywołując aktywację fosfolipazy C i uwalnianie IP3 .

Mięsień sercowy

  1. Składa się z m. przedsionków i komór oddzielonymi od siebie pierścieniami włóknistymi otaczającymi ujścia przedsionkowo-komorowe.

  2. Zbudowany jest z włókienek mięśniowych zawierających elementy kurczliwe czyli sarkomery.

  1. Błony sąsiednich komórek ściśle do siebie przylegają i tworzą wstawkę, dzięki którym pobudzenie przenosi się z jednej na drugą.

  2. Odpowiada on na bodziec maksymalnym skurczem zgodnie z prawem „wszystko albo nic”.

Mięsień sercowy

  1. Potencjał spoczynkowy komórki m.serca wynosi 90mV.

  2. W czasie spoczynku jony K+ stale wychodzą z komórek przez kanały potasowe w bł.kom.tworząc odkomórkowy wolny prąd jonów K+, jednocześnie do komórki wchodzą jony Na+ tworząc dokomórkowy wolny prąd jonów Na+ .

  1. W czasie pobudzenia komórek m.serca występuje potencjał czynnościowy składający się z czterech faz:

-faza 0 bardzo szybkiej depolaryzacji

-faza 1 nieznaczna repolaryzacja

-faza 2 stała depolaryzacja

-faza 3 powrót do potencjału spoczynkowego

Prawo Sterlinga

Siła skurczu mięśnia serca zależy od początkowej jego długości włókien i przy optymalnym wypełnieniu jam serca i rozciągnięciu komórek mięśnia serca występuje jego maksymalny skurcz.

Układ przewodzący serca

  1. Węzeł zatokowo-przedsionkowy

  2. Węzeł przedsionkowo-komorowy

  3. Pęczek przedsionkowo-komorowy, dzielący się na dwie odnogi, kończące się włóknami Purkiniego.

Rozrusznik serca- stanowią komórki węzła zatokowego, które pobudzają się samoistnie i najszybciej 72/min.

Samoistne pobudzenie komórek węzła zatokowego wywołane jest powolną depolaryzacją błony komórkowej między potencjałami czynnościowymi.

Deficyt i dług tlenowy

  1. W czasie pracy mięśni naczynia krwionośne w mięśniach ulegają rozszerzeniu, i w ten sposób zwiększa się podaż tlenu, ale tylko do pewnego momentu zużycie tlenu jest proporcjonalne do energii wydatkowanej

  1. W czasie dużego wysiłku tlenowa resynteza energii zmagazynowanej nie może nadążyć za jej zużytkowaniem i wówczas do resyntezy ATP jest zużywana fosforylokreatyna.

  2. Częściowa resynteza ATP jest kosztem energii uwolnionej w beztlenowym rozpadzie glukozy do mleczanu.

  1. Droga metaboliczna dla procesów metabolicznych jest samoograniczająca się, gdyż mimo szybkiego przenikania mleczanu do krwi krążącej, to nadal gromadzi się on w mięśniach, aż do przekroczenia poj.buforowej tkanki wywołując spadek pH-przy którym działanie enzymów jest zahamowane.

  1. Po skończeniu wysiłku następuje dodatkowy pobór tlenu w celu usunięcia nadmiaru mleczanu, odnowy zmagazynowanej fosforylokreatyny, ATP i uzupełnienia niewielkiej ilości tlenu pobranej z mioglobiny.

  1. Ilość dodatkowo pobieranego tlenu jest proporcjonalna do zapotrzebowania energetycznego, w czasie wysiłku fizycznego, który przewyższał wydajność procesów tlenowych potrzebnych do magazynowania energii tj.w jakim stopniu był zaciągnięty dług tlenowy.

Wielkość długu tlenowego może 6-krotnie przekroczyć podstawowe zużycie tlenu.

Deficyt tlenowy-jest to niedobór tlenu w czasie pracy, będący różnicą między zapotrzebowaniem tlenowym a jego dostarczaniem.

Klasyfikacja wysiłków sportowych

  1. Wysiłki lekkie-wydatek do 5kcal/min np.łucznictwo-4,2, golf-5,0

  2. Wysiłki umiarkowane wydatek do 7,5kcal/min np.tenis stołowy 5,5

  3. Wysiłki ciężkie-wydatek do 10kcal/min np. tenis ziemny, ciężary, koszykówka

  4. Wysiłki bardzo i skrajnie ciężkie >10 kcal/min np.zapasy, pływanie, sprint.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
ok Fizjologia Czynność komórek nerwowych i mięśniowych
Fizjologia Czynność komórek nerwowych i mięśniowych
Czynność komórek nerwowych
Czynność komórek nerwowych i mięśniowych
21 POTENCJAL CZYNNOSCIOWY KOMORKI NERWOWEJid 29105
Czynność układu nerwowego w procesie treningu
Metody badania struktury i czynności układu nerwowego, psychologia uś, rok I
21 POTENCJAL CZYNNOSCIOWY KOMORKI NERWOWEJ
POTENCJAL CZYNNOSCIOWY KOMORKI NERWOWEJ
5. ZABURZENIA CZYNNOŚCI UKŁADU NERWOWEGO, ratownictwo med, Neurologia i psychiatria
Budowa i czynność układu nerwowego z uwzględnieniem mechanizmów sterujących mową, logopedia
czynność kmórek nerwowych
4 Hodowle pierwotne komorek nerwowych 2010 11

więcej podobnych podstron