TYPY RECEPTORÓW

1. jonotropowe – neurotransmiter + receptor otwarcie kanału jonowego

2. metabotropowe - neurotransmiter + receptor+ drugi przekaźnik+ szereg procesów pobocznych otwarcie kanału jonowego

TYPY BŁONOWYCH KANAŁÓW JONOWYCH

1. pasywne (niebramkowane) – nie posiadają żadnych mechanizmów bramkowych, otwarte są przez cały czas, przepuszczają jony na zasadzie dyfuzji prostej geneza potencjału spoczynkowego

2. aktywne (bramkowane)

- kanały bramkowane napięciem – aktywacja lub deaktywacja zachodzi pod wpływem zmian potencjału błonowego geneza potencjału czynnościowego

- kanały bramkowane ligandem - ligand to cząsteczka wiążąca się z rozpoznającym ją receptorem

Selektywność kanału jonowego związana jest z:

- średnicą ładunku

- stopniem uwodnienia (otoczka hydratacyjną)

- ładunkiem jonu (jony ujemne przenikają łatwoej niż dodatnie)

RODZAJE BIAŁEK TRANSPORTUJĄCYCH (białek nosnikowych)

1. uniport - przez jedno białko przenośnikowe, transportowana jest cząsteczka tylko jednego typu

2. symport - przez jedno białko transportowane są dwie cząsteczki jednocześnie (w tym samym kierunku)

3. antyport - przemieszczenie jednego metabolitu do wnętrza określonego przedziału zachodzi równocześnie z usuwaniem drugiego metabolitu z tego przedziału. (może zachodzić w przeciwnych kierunkach) Przykładem antyportu jest pompa sodowo-potasowa.

TRANSPORT BŁONOWY

1. bierny:

- dyfuzja prosta- jest to proces bierny (nie wymagający nakładu energii z zewnątrz) w wyniku którego elektrycznie obojętne składniki roztworu przemieszczają się zgodnie z gradientem stężeń (z obszaru o większym stężeniu do obszaru o mniejszym stężeniu)

- dyfuzja ułatwiona (wspomagana) - polega na transporcie za pomocą nośników. Proces ten umożliwia przechodzenie przez błonę cząstek, które ze względu na wielkość nie mogą przechodzić przez kanały błonowe na drodze dyfuzji prostej (wiele jonów i substancji odżywczych). Dyfuzja wspomagana nie wymaga nakładu energii!

- dyfuzja złożona - przenikanie substancji zachodzi nie tylko pod wpływem gradient stężenia, ale i innych bodźców, jak np. gradientu potencjału elektrochemicznego czy gradientu ciśnienia

1. czynny: wykorzystuje energię pochodzącą z rozkładu ATP.

- pompa sodowo – potasowa

POMPA SODOWO – POTASOWA (MECHANOENZYM)

Jest to białko wykazujace działanie elektrogenne, jest białkiem heterogennym. Utrzymuje wysokie stężenie K i niskie Na w płynie wewnątrzkomórkowym. Aby pompa mogła działac, spełnione musza byc odpowiedznie warunki (dostęp tlenu, optymalna temperatura – 36/37 stopni C, dostęp ATP, obecność jonów Mg i Ca, obecność jonów na po zewnętrznej stronie błony oraz K po stronie wewnętrznej.

ĆWICZENIE II

POTENCJAŁ SPOCZYNKOWY : to różnica potencjałów pomiędzy środowiskiem zewnątrzkomórkowym a wnętrzem komórki, która jest niepobudzona. Jest on wypadkową sił oddziaływań elektorstatycznych i sił dyfuzji, działających na konkretne jony.

1. KOMÓRKI GLEJOWEJ

Komórki glejowe maja tylko jeden rodzaj kanału – bierny dla jonów potasowych K. Więcej jest ich we wnętrzu komórki. Potencjał spoczynkowy komórki glejowej jest jednoczesnie jej potencjałem róznowagi, ponieważ brak innych kanałów niż potasowe wyklucza udział jakichkolwiek innych jonów w genezie potencjału spoczynkowego.

Potencjał równowagi – to stan, w którym siła dyfuzji zrównoważona jest przez siłę elektorstatyczna.

1. KOMÓRKI NERWOWEJ

Stosunek przepuszczalności dla jonów Na:K:Cl: wynosi w neuronach w stanie spoczynku 1:10:4. Potencjał spoczynkowy dla neuronu wynosi ok -75mV.

BODŹCE:

1. podprogowy - bodziec o działaniu na tyle słabym, że nie wystarcza do wywołania reakcji, wywołuje jedynie potencjał lokalny.

Cechy potencjałów lokalnych:

- są ograniczone w czasie i trwają od kilku do kilkunastu milisekund.

- moga ulegać sumowaniu zarówno w czasie jak i przestrzeni

- sa stopniowalne

1. progowy - najsłabszy bodziec wywołujący stan pobudzenia w komórce, wywołuje potencjał czynnościowy w komórce.

Przewodzenie impulsu nerwowego:

Potencjał błonowy

Każda komórka w organizmie posiada tzw. potencjał błonowy. Potencjał ten określa różnicę potencjałów elektrycznych między wnętrzem, a powierzchnią komórki i zależy od stężenia jonów po obu stronach błony komórkowej. W przypadku człowieka, najważniejszą rolę pełnią tu jony sodowe i potasowe (nie są jednak jedynymi cząsteczkami biorącymi udział w tworzeniu potencjału). Mają one możliwość swobodnego przechodzenia przez błonę i zgodnie z prawami fizyki dążą do ustalenia stanu równowagi osmotycznej. Stan ten nie jest jednak osiągany z powodu działania błonowej pompy sodowo - potasowej, która aktywnie, zużywając energię, transportuje jony sodu na zewnątrz komórki, a jony potasu do jej wnętrza. Powstaje w ten sposób potencjał spoczynkowy błony, który w komórce nerwowej wynosi - 70 mV.

Od bodźca do impulsu
Aby powstał impuls nerwowy, musi zajść w neuronie proces depolaryzacji. Rozpoczyna się on w momencie pobudzenia komórki nerwowej przez jakiś bodziec - elektryczny, chemiczny lub mechaniczny (pochodzący np. z receptorów czucia). Aby wywołać w komórce nerwowej czynność elektryczną musi on być wystarczająco silny i wywoływać w tej komórce zmiany powodujące przekroczenie przez nią potencjału nazywanego potencjałem progowym. Każde pobudzenie poniżej progu pobudliwości nie będzie wystarczające do powstania impulsu. Pojawi się on jednak po osiągnięciu potencjału progowego. Specyficzne dla powstałego w tym momencie potencjału, nazywanego potencjałem czynnościowym, jest to, iż posiada on stałą amplitudę, niezależną od siły bodźca wywołującego. Cecha ta nazwana została prawem "wszystko albo nic" - albo potencjał czynnościowy pojawia się w całości, albo nie ma go wcale.


Udział jonów w tworzeniu potencjału
Powstanie potencjału czynnościowego opiera się na zmianie przepuszczalności błony komórkowej neuronu dla jonów sodowych i potasowych. W pierwszej kolejności, po pobudzeniu komórki, otwierają się specjalne kanały dla jonów sodu, przez które wpływają one lawinowo do neuronu. Powoduje to zwiększenie potencjału błony, który osiąga wartości około + 45 mV, po czym zaczyna się obniżać. Powraca on do wartości wyjściowej, co uwarunkowane jest zamknięciem kanałów dla sodu i otwarciem kanałów komórkowych dla jonów potasu, wypływających na zewnątrz komórki.

Jak wspomniano wcześniej, po obu stronach plazmolemmy neuronu istnieje różnica ładunków elektrycznych. Na jej zewnętrznej powierzchni znajdują się ładunki dodatnie, na wewnętrznej natomiast ujemne. Podczas trwania potencjału czynnościowego ułożenie to zostaje zmienione - opisany wyżej ruch jonów powoduje, że rozmieszczenie ładunków elektrycznych po obu stronach błony ulega odwróceniu. Zjawisko to zachodzi miejscowo. Potencjał czynnościowy powoduje jednak identyczne zmiany na błonie przed sobą, które powtarzają się regularnie wzdłuż aksonu komórki nerwowej. Tym samym impuls wędruje wzdłuż komórki.

Kierunek impulsu
Impuls nerwowy nie ma możliwości przesuwania się do tyłu, ponieważ miejsce wcześniej zdepolaryzowane znajduje się przez pewien czas, nazywany okresem refrakcji, w stanie uniemożliwiającym jego ponowne pobudzenie. Jeżeli pobudzenie komórki nerwowej rozpocznie się w części środkowej aksonu, to impuls rozchodzi się w dwóch kierunkach. Prawidłową dla niego drogą jest przepływ od receptora lub synapsy, poprzez akson do jego zakończenia (jest to przewodnictwo ortodromowe). Dlatego też każdy impuls rozprzestrzeniający się w przeciwnym kierunku, zwanym antydromowym), ulega wygaszeniu po osiągnięciu pierwszej napotkanej synapsy, ponieważ połączenia występujące między neuronami mają zdolność przekazywania impulsu tylko w jednym kierunku.

Izolacja = szybkość
Opisany wyżej, ciągły przepływ impulsu nerwowego przez komórkę nerwową, dotyczy neuronów z aksonami bez osłonki mielinowej. W komórkach posiadających taką osłonkę impuls przebiega w trochę inny sposób. Mielina uniemożliwia przepływ prądu, posiada jednak w pewnych odstępach zwężenia, które mogą ulegać depolaryzacji. Powstanie impulsu w jednym z takich zwężeń powoduje depolaryzację sąsiedniej cieśni, znajdującej się z przodu. Ta następnie powoduje pobudzenie kolejnej, itd. Tym samym impuls elektryczny przesuwa się wzdłuż aksonu skokami. Proces ten zachodzi bardzo szybko, przewodzenie impulsu w aksonie z osłonką jest około 50 razy szybsze od przewodnictwa w aksonie nieosłoniętym.

REFRAKCJA – właściwość komórek pobudliwych polegająca na okresowej niewrazliwości na stymulujące je bodźce po przejściu potencjału czynnościowego.

• Refrakcja bezwzględna – stan, w którym komórka nie odpowiafa na żaden bodziec (przypada na okres repolaryzacji)

• Refrakcja względna – bodziec o większym nasileniu (bodziec nadprogowy) jejst w stanie wywołać odpowedź komórki (przypada na okres hiperpolaryzacji)

Cechy potencjału czynnościowego:

- działa zgodnie z zasadą „wszystko albo nic”

- ma zdolność do rozprzestrzeniania się wzdłuż neuronu.

- przewodzony jest bez dekrymentu (bez strat)

- potencjałowi czynnościowemu towarzyszy chwilowy spadek pobudliwości.

We włóknach bezmielinowych( bez komórek Schwanna)przewodzenie impulsu odbywa się w sposób ciągły. Tuż za falą depolaryzacyjną przesuwa się fala repolaryzacyjna. U człowieka szybkość przewodzenia w komórkach bezmielinowych jest wolna: 0,5- 2 m/s. We włóknach pokrytych osłonka mielinową impulsy przewodzone są bardzo szybko do 120 m/s. Zachodzi w nich przewodzenie skokowe.