Komórka nerwowa - przekazywanie informacji za pomocą impulsu elektrycznego, czyli ruchu jonów przez błonę:

• Klasyfikacja za względu na budowę:

• Rzekomo jednobiegunowa (1 wzgórek, 2 aksony)

• Jednobiegunowa (1 wzgórek, 1 akson)

• Dwubiegunowa (2 wzgórki , 2 aksony)

• Klasyfikacja ze względu na funkcję:

• Czuciowa (rzekomo jednobiegunowa)

• Ruchowa

• Pośrednicząca

• Neuroendokrynna

Błona komórkowa:

• Dwuwarstwowa, fosfolipidowa

• Główka(reszty fosforanowe, hydrofilowe, skierowane do cytoplazmy i przestrzeni międzykomórkowej)

• Ogonek (kwasy tłuszczowe, hydrofobowe, skierowane do wewnętrznej części błony)

• Gazy przechodzą na zasadzie dyfuzji

• Obecne białka transportowe (kanały jonowe, pompy)

Kanał jonowy - transport bierny, zgodnie z gradientem stężeń, bez nakładów energii, kanały musza być otwarte aby jony mogły przez nie przechodzić.

• Wybiórczość - określa typ jonu, który może przejść przez kanał np. kanały potasowe, sodowe, sodowo-potasowe, anionowe.

• Mechanizm bramkowania - określa sposób aktywacji kanału jonowego:

• Kanały bramkowane napięciem tzw. potencjałozależne - czynnikiem aktywującym jest zmiana potencjału elektrycznego błony komórkowej.

• Kanały bramkowane przez ligand tzw. ligandozależne - czynnikiem aktywującym jest przyłączenie ligandu.

• Kanały wyciekowe - są podtypem kanałów ligandozależnych, pozostają otwarte nawet przy braku ligandu.

• Kanały bramokowane przez temperaturę - czynnikiem aktywującym jest zmiana temperatury błony komórkowej oraz działanie substancji takich jak kapsaicyna i mentol.

• Kanały mechaniczne - czynnikiem aktywującym są mechaniczne odkształcenia błony komórkowej, nie są używane do czucia, występują w uchu i mięśniach.

Pompa - transport aktywny, wbrew gradientowi stężeń, z użyciem ATP, pompa sodowo-potasowa w jednym cyklu pracy usuwa z wnętrza komórki 3 jony sodu i wprowadza do wnętrz 2 jony potasu. Efekty działania:
- generuje gradient stężeń
- posiada aktywność elektrogenną polegającą na generowaniu ładunku ujemnego wewnątrz komórki.
- reguluje bilans wodny

Potencjał spoczynkowy: stała różnica potencjału elektrycznego stwierdzona pomiędzy wnętrzem komórki, a środowiskiem zewnętrznym w spoczynku. Stabilny potencjał błony w spoczynku, na którą nie działa żaden bodziec, na której nie występują skutki zadziałania wcześniejszego bodźca i nie wykazuje spontanicznej aktywności elektrycznej. Przyjmuje zawsze wartości ujemne.

Geneza potencjału spoczynkowego:
- wewnątrz komórki musza znajdować się duże aniony organiczne
- musi występować gradient stężeń sodowo potasowy
- pompa musi wykazywać działanie elektrogenne
- obecność kanałów jonowych wyciekowych

Siły kierujące ruchem jonów:
- CH - siła chemiczna działająca zgodnie z gradientem stężeń
- E - siła elektrostatyczne wynikająca z działania ładunków elektrostatycznych

3 możliwości rozkładu sił:

Potencjał równowagi: cecha charakterystyczna dla danego jonu dla ruchu przez błonę komórkową. Potencjał przyłożony do błony przepuszczalnej dla danego jonu , którego rezultatem jest siła elektrostatyczna równoważąca siłę chemiczną.
- Jeżeli potencjał równowagi dla danego jonu jest taki sam jak potencjał błony komórkowej , wówczas nie ma możliwości ruchu danego jonu przez błonę komórkową
- Jeżeli potencjał błony jest różny od potencjału równowagi dla danego jonu to wówczas istnieje możliwość ruchu danego jonu przez błonę komórkową

Liczba wyciekowych kanałów K⁺ jest znacznie większa niż liczba wyciekowych kanałów Na⁺, co sugeruje że jony K⁺ są ważniejsze dla utrzymania potencjału.

Ruch jonów K⁺ przez błonę komórkową nazywany jest prądem potasowym i zawsze dąży do wyrównania potencjału błony z potencjałem równowagi dla jonów K⁺.

-90mV + (+1) = -81mV działa siła elektrostatyczna

-50mV - (+1) = - 81mV działa siła chemiczna

Potencjały lokalne: lokalne zaburzenie potencjału spoczynkowego, które rozprzestrzenia się w cytoplazmie:
- potencjały receptorowe
- potencjały postsynaptyczne EPSP i IPSP

• Zalety: kodowanie siły bodźca za pomocą amplitudy potencjału

• Wady: opór elektryczny cytoplazmy sprawia, że wraz ze wzrostem odległości amplituda maleje, aż w końcu zanika.

Potencjał czynnościowy: przejściowa zmiana potencjału błony związana z przekazywaniem informacji

Depolaryzacja - wzrost potencjału błony powyżej wartości potencjału spoczynkowego, związany z napływem jonów Na⁺ do wnętrza komórki przez kanały sodowe potencjałozależne.
Aby doszło do powstania potencjału czynnościowego musi dojść do przekroczenia potencjału progowego, czyli wtedy kiedy dokomórkowy prąd sodowy przeważa nad odkomórkowym prądem potasowym.

Repolaryzacja i hyperpolaryzacja mają na celu przywrócenie potencjału spoczynkowego, a nie przekazywanie informacji.

Repolaryzacja - spadek potencjału błony do wartości potencjału spoczynkowego. Warunki repolaryzacji:
- wszystkie kanały sodowe muszą być zamknięte, a ich aktywacja musi być zakończona
- kanały potasowe muszą otworzyć się z opóźnieniem.

Hyperpolaryzacja - spadek potencjału błony poniżej wartości potencjału spoczynkowego w wyniku opóźnienia w zamykaniu kanałów potasowych, przez co dochodzi do nadmiernej ucieczki jonów K⁺. Na końcu hyperpolaryzacji uruchamiane są mechanizmy genezy potencjału spoczynkowego.

Kanał sodowy Kanał potasowy

- ma 2 bramki `m' i `h' - ma 1 bramkę `n'

- bramka `m' zamknięta Potencjał spoczynkowy - bramka `n' zamknięta
- bramka `h' otwarta

- bramka `m' otwiera się DEPOLARYZAJCA - bramka `n' zamknięta
natychmiast po aktywacji
- Na⁺ mogą napływać powodując
depolaryzację
- powolne zamykanie bramki `h' - bramka `n' otwiera się

Refrakcja:

• Bezwzględna - całkowity brak pobudliwości komórki nerwowej bez względu na siłę bodźca, obserwowana podczas depolaryzacji i 70% repolaryzacji.

• Względna - stan obniżonej pobudliwości komórki, tylko bodziec nadprogowy jest w stanie wywołać potencjał czynnościowy, obserwowana podczas 30% repolaryzacji i hyperpolaryzacji

Szybkość przewodzenia zależy od:
- średnicy aksonu (im większa średnica tym wyższa prędkość przewodzenia)
- obecności osłonki mielinowej - tzw. przewodzenie skokowe w obecności osłonki mielinowej, ponieważ potencjał czynnościowy występuje tylko w przewężeniach Ranivier'a.

Budowa synapsy chemicznej:

- komórka presynaptyczna z zakończeniem presynaptycznym którym jest ZAWSZE akson.

- szczelina

- komórka postsynaptyczna z zakończeniem postsynaptycznym, którym może być każdy element komórki. Wyróżniamy 3 typy:
- akso-aksonalną
- akso-somatyczną
- akso-dendryczną

Przekazywanie impulsu:

1. Potencjał czynnościowy, który dotarł do zakończenia presynaptycznego, aktywuje napięciozależne kanały Ca²⁺.

2. Jony Ca²⁺ napływają do wnętrza komórki presynaptycznej.

3. Jony Ca²⁺ łącza się z czujnikami wapnia - uruchamia to tzw. szybki transport aksonalny.

4. Transport pęcherzyków z neuroprzekaźnikami z ciała komórki do aksonu.

5. Preferencyjne przyłączenie się do błony presynaptycznej w strefie aktywnej.

6. Neuroprzekaźniki są uwalniane do szczeliny synaptycznej na drodze egzocytozy.

7. Neuroprzekaźniki łącza się z receptorami na błonie postsynaptycznej.

Na błonie postsynaptycznej mamy 2 typy receptorów:

• Jonotropowe - ligandozależne kanały jonowe przy braku neuroprzekaźnika pozostaje zamknięty

• Metabotropowe - receptory powierzchniowe, które po przyłączeniu neuroprzekaźnika powodują produkcję przekaźników wtórnych np. cAMP, IP3, DAG, powodując aktywację kanału jonowego = modyfikują przepuszczalność błony.

W zależności od zmiany przepuszczalności błony postsynaptyczne mamy 2 rodzaje synapsy chemicznej.

• Synapsa pobudzająca - zmienna przepuszczalność dla jonów: Na⁺, Ca²⁺, K⁺.
  jony potasu nie mogą wydostać się z komórki,
  dochodzi do depolaryzacji błony postsynaptycznej, EPSP - postsynaptyczny potencjał pobudzający = depolaryzacja

• Synapsa hamująca - potencjał błony maleje = hyperpolaryzacja, IPSP - postsynaptyczny potencjał hamujący , nigdy nie jest przekształcany w potencjał czynnościowy, natomiast umożliwia modyfikowanie przekazywanej informacji.

Neuroprzekaźniki hamujące są tymi samymi co pobudzające, natomiast ich charakter zależy od receptorów znajdujących się na błonie postsynaptycznej.

Aby zapobiec wielokrotnemu łączeniu się neuroprzekaźnika z receptorem należy usunąć neuroprzekaźnik ze szczeliny synaptycznej poprzez tzw. WYCHWYT ZWROTNY przez błonę presynaptyczną lub należy doprowadzić do degradacji enzymatycznej neuroprzekaźników.

Synapsa elektryczna:
- brak szczeliny synaptycznej
błona presynaptyczna i postsynaptyczna kontaktują się ze sobą za pośrednictwem koneksomów (kanałów jonowych)
- brak możliwości modyfikacji przekazywanej informacji tzw. przekaźnictwo 1:1
- przekaźnictwo dwukierunkowe (komórka presynaptyczna może być postsynaptyczną)

Złącze nerwowo-mięśniowe (typowa synapsa chemiczna):

- neuroprzekaźnikiem jest acetylocholina, która jest uwalniana do przestrzeni synaptycznej
- łączy się z receptorami nikotynowymi, aby aktywować receptor musza przyłączyć się 2 cząsteczki acetylocholiny
- kanał jonowy Na⁺ - K⁺ otwiera się, dochodzi do napływu jonów Na⁺ do wnętrza komórki

Aby zapobiec wielokrotnemu łączeniu się acetylocholiny z receptorem nikotynowym w szczelinie synaptycznej jest acetylocholinoesteraza - katalizuje degradację acetylocholinę do octanu i choliny.

Interakcja miozyna - aktyna.

Włókna mięśniowe składają się z filamentów grubych (miozyna) i filamentów cienkich ( aktyna, troponina, tropomiozyna).
1. Potencjał czynnościowy, który został przekazany przez złącze nerwowo mięśniowe powoduje aktywacje napięciozależnych kanałów jonowych Ca²⁺.Jony wapnia przyłączają sie do cząsteczki troponiny, która aktywuje odsłonięcie przez tropomiozynę miejsca aktywnego przyłączania się miozyny do aktyny.
ATP przyłącza się do miozyny dochodzi do rozpadu ATP, miozyna przechodzi w stan wysokoenergetyczny.
2. Połączenie miozyny z aktyną.
3. Miozyna przechodzi ze stanu wysoko-energetycznego w stan nisko-energetyczny, podczas skurczu mięśnia ( filamenty grube wślizgują się pomiędzy filamenty cienkie)
4. Przyłączenie kolejnej cząsteczki ATP do miozyny powoduje jej odłączenie od aktyny.

Do skurczu mięśnia będzie dochodziło tak długo jak długo będą obecne jony wapnia.

Jednostka motoryczna - podstawowa jednostka w organizacji ruchu, tworzona przez neuron i włókna mięśniowe przez niego unerwiane. Skurcz całego mięśnia nie jest skurczem pojedynczych komórek mięśniowych, ale raczej skurczem powstającym w wyniku skurczu komórek mięśniowych włączonych w jednostkę motoryczną.

Skurcz izometryczny - stała długość, napięcie wytworzone przez mięsień jest mniejsze niż obciążenie.
Skurcz izotoniczny - stałe napięcie, napięcie wytworzone przez mięsień jest wystarczająco duże i przewyższa obciążenie
Skurcz auksotoniczny - ma 2 fazy, faza izometryczna - generacja napięcia i faza izotoniczna
Skurcz tężcowy - skurcz o maksymalnym napięciu mięśniowym, dalsze dokładanie potencjałów nie spowoduje wzrostu napięcia.

---