Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Потенциал действия аксона, его фазы и ионная природа
Содержание
- 1. Потенциал действия аксона, его фазы и ионная природа
- 2. Изменение мембранного потенциала клетки при действии электрического
- 3. ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ В КЛЕТКАХ РАЗНЫХ ТКАНЕЙ
- 4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯ КЛЕТОК РАЗНЫХ ТКАНЕЙДлительность потенциала
- 5. Изменение мембранного потенциалаД – фаза деполяризации, РБ
- 6. ИЗМЕНЕНИЕ ИОННОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ВО ВРЕМЯ РАЗВИТИЯ ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯПП PK: PNa: PCl=1:0,04:0,45ПД PK: PNa: PCl= 1:20:0,45
- 7. Изменение проницаемости мембраны для ионов натрия и калия во время потенциала действия
- 8. ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ИОНОВ НАТРИЯ НА АМПЛИТУДУ ПД
- 9. Слайд 9
- 10. ИОННЫЙ МЕХАНИЗМ ПД
- 11. Слайд 11
- 12. РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ СВЯЗИ МЕЖДУ ДЕПОЛЯРИЗАЦИЕЙ МЕМБРАНЫ, УВЕЛИЧЕНИЕМ НАТРИЕВОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ И И ВХОДЯЩИМ ТОКОМ ИОНОВ НАТРИЯ
- 13. Воротные механизмы потенциалозависимых ионных каналов
- 14. Модель Na+–канала в мембране
- 15. Изменение состояния натриевых и калиевых каналов мембраны в зависимости от величины мембранного потенциала
- 16. Cостояниe ионных каналов в фазу реполяризации ПД
- 17. Слайд 17
- 18. Слайд 18
- 19. Слайд 19
- 20. Схема работы ворот потенциалозависимых натриевых каналов нервной
- 21. МЕТОД ФИКСАЦИИ ПОТЕНЦИАЛА
- 22. Методика фиксации мембранного потенциала (МП) и регистрации
- 23. Слайд 23
- 24. ОБЩИЙ МЕМБРАННЫЙ ТОК ImiЕмкостной Общий ионный
- 25. Ионные токи, зарегистрированные методом фиксации потенциалаА -
- 26. А - смещения мембранного потенциала во времени
- 27. Избирательное блокирование натриевых и калиевых каналов с помощью тетродотоксина и тетраэтиламмония
- 28. МЕТОД patch-clamp и его конфигурации для измерения токов через одиночные каналы
- 29. Na+-ток через одиночный Na+-канал в мышечной клетке
- 30. А - Na+-токи, зарегистрированные у разных электровозбудимых
- 31. ФОРМАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИОННЫХ ТОКОВ (МОДЕЛЬ ХОДЖКИНА - ХАКСЛИ)
- 32. Ионный ток (Ii) складывается из суммы натриевого
- 33. где: gNa, gK и gL – проводимости
- 34. УРАВНЕНИЯ ХОДЖКИНА - ХАКСЛИgNa, gK – максимальные проводимости мембраны при сильной деполяризации
- 35. Величины m, h и n рассчитываются из системы дифференциальных уравнений:
- 36. Величины αm, βm, αn, βn, αh, βh
- 37. Решения этих уравнений проще представить в виде
- 38. Графики зависимости стационарных значений m, n и
- 39. Слайд 39
- 40. Сравнение рассчитанного потенциала действия (В1) с реальным
- 41. Электрические параметры нервных волокон
- 42. Если С=0,8мкФ/см2, ε = 2, то d=2,2
- 43. КАБЕЛЬНАЯ СТРУКТУРАCm емкость мембраныrm сопротивление мембраныri – сопротивление аксоплазмы
- 44. Согласно закону Ома ток, текущий по осевому
- 45. Выразим i:(2)
- 46. Ток через мембрану Исходя из 1 и 2(3)(4)
- 47. Мембранный ток складывается из двух компонентов:(5)
- 48. Далее из 4 и 5 получаемУмножим обе части на rm (6)(7)
- 49. Заменим(8)Получим
- 50. КАБЕЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ
- 51. Решением этого уравнения является экспоненциальная зависимость:
- 52. Если продолжительность прямоугольного толчка тока превышает 3τ,
- 53. Решение этого уравнения:
- 54. Сопротивление мембраны (rm) рассчитывается через удельное сопротивление
- 55. λ– постоянная длины, показывающая на каком расстоянии
- 56. Б1Б2Б3ПОСТОЯННАЯ ВРЕМЕНИ τ ПОСТОЯННАЯ ДЛИНЫ λ
- 57. Распространение пассивного электротонического потенциала на примере немиелинизированного
- 58. Типы нервных волокон А - миелиновое волокно,
- 59. Распространение потенциала действия на примере немиелинизированного волокна.Na
- 60. Механизм проведения потенциала действия в немиелинизированном волокне.
- 61. Механизм распространения возбуждения по безмиелиновому нервному волокну
- 62. Изменение мембранного потенциала и натриевой и калиевой
- 63. Миелиновое нервное волокно
- 64. Механизм проведения потенциала действия в миелинизированном волокне.
- 65. Механизм распространения возбуждения по миелиновому нервному волокну
- 66. Слайд 66
- 67. Сальтаторное проведение
- 68. Сравнение общих принципов проведения возбуждения по немиелинизированному и миелинизированному нервному волокну
- 69. Скачать презентанцию
Изменение мембранного потенциала клетки при действии электрического тока различной силы Действие допорогового стимулаДействие порогового стимулаДействие подпорогового стимула
Слайды и текст этой презентации
Слайд 3ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ В КЛЕТКАХ РАЗНЫХ ТКАНЕЙ
а
б ва – гигантский аксон кальмара; б – скелетное мышечное волокно; в – волокно мышцы сердца собаки
Слайд 4ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯ КЛЕТОК РАЗНЫХ ТКАНЕЙ
Длительность потенциала действия:
0,5
- 1 мс (нервные клетки)
несколько мс ( клетки
скелетных мышц)сотни мс (кардиомиоциты).
Общая амплитуда - 100 - 120мВ,
Овершут - около 30-50мВ.
Слайд 5Изменение мембранного потенциала
Д – фаза деполяризации,
РБ – фаза быстрой
реполяризации,
РМ – фаза медленной реполяризации,
Г – фаза гиперполяризации.
Слайд 6ИЗМЕНЕНИЕ ИОННОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ВО ВРЕМЯ РАЗВИТИЯ ПОТЕНЦИАЛА ДЕЙСТВИЯ
ПП PK: PNa:
PCl=1:0,04:0,45
ПД PK: PNa: PCl= 1:20:0,45
Слайд 12РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ СВЯЗИ МЕЖДУ ДЕПОЛЯРИЗАЦИЕЙ МЕМБРАНЫ, УВЕЛИЧЕНИЕМ НАТРИЕВОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ И И
ВХОДЯЩИМ ТОКОМ ИОНОВ НАТРИЯ
Слайд 15Изменение состояния натриевых и калиевых каналов мембраны в зависимости от
величины мембранного потенциала
Слайд 20Схема работы ворот потенциалозависимых натриевых каналов нервной мембраны
а -
зависимость процента открытых инактивационных (h) и активационных (m) ворот от
мембранного потенциала, б - схематическое изображение положений m и h - ворот при покое (1), развитии пика ПД (2) и в рефрактерной фазе (3).
Слайд 22Методика фиксации мембранного потенциала (МП) и регистрации трансмембранных токов (Iм)
Ус
— усилитель, реагирующий выходным током на разность между задаваемым «извне»
потенциалом Е и МП. В силу конструкции системы ток I этого усилителя, проходя через сопротивление мембраны (Rм) изменяет МП так, что достигается равенство между МП и Е. При достаточном коэффициенте усиления усилителя и быстродействии системы МП практически фиксируется на уровне Е. При снижении Е и вслед за ним МП до КУД или более в мембране нервного волокна (кальмара) открываются потенциалозависимые натриевые и калиевые каналы, что порождает трансмембранные токи, которые и регистрируются на фоне поддерживаемого сниженного МП.
Слайд 25Ионные токи, зарегистрированные методом фиксации потенциала
А - ток, протекающий через
мембрану (синяя кривая) при смещении потенциала до 0 мВ относительно
поддерживаемого потенциала, равного -60 мВ (поддерживаемый и стимулирующий ток выделен красным цветом). Б - разделение мембранного тока (Im) на калиевую и натриевую компоненты: 1 - аксон находится в физиологическом растворе, I = INa + IK; 2 - натрий заменен на холин, I = IK; 3 - разность между 1 и 2, I = INa.Отклонение кривой вниз соответствует входящему току, а вверх соответствует выходящему току. Поддерживаемый потенциал мембраны клетки и его смещение обозначены красной кривой.
Слайд 26А - смещения мембранного потенциала во времени относительно поддерживаемого потенциала.
Б - ток через мембрану, регистрируемый одновременно со смещением потенциала.
Показаны только смещения потенциала в положительную область от уровня поддерживаемого потенциала, равного -60 мВ (например, потенциала покоя). В - вольтамперные характеристики, полученные в результате экспериментов с фиксацией потенциала. По оси абсцисс - смещения мембранного потенциала относительно поддерживаемого потенциала (в данном случае потенциала покоя); по оси ординат - изменения входящего Na+-тока (фиолетовая кривая) и выходящего К+-тока (коричневая кривая)
Фиксация потенциала на гигантском аксоне кальмара
Слайд 27Избирательное блокирование натриевых и калиевых каналов с помощью тетродотоксина и
тетраэтиламмония
Слайд 29Na+-ток через одиночный Na+-канал в мышечной клетке мыши. А -
Регистрация методом patch-clamp в конфигурации cell-attached одиночных ионных каналов при
смещениях мембранного потенциала от -80 до -40 мВ. Открытое состояние Na+-каналов представлено в виде смещения нулевой линии вниз, т.е. через канал течет входящий Na+-ток.Б - Регистрация методом patch-clamp в конфигурации outside-out одиночных ионных каналов при смещениях мембранного потенциала от -100 до -40 мВ
Слайд 30А - Na+-токи, зарегистрированные у разных электровозбудимых клеток
Б - Na+-токи,
зарегистрированные при разных ступеньках относительно поддерживаемого потенциала. Величина поддерживаемого потенциала
Eh равна -90 мВ. Величины ступенек тестирующих потенциалов указаны на рисунке.В - вольтамперные характеристики, построенные по пиковым значениям (о) и по стационарным значениям (∆)Na+-токов.
Na+-токи, зарегистрированные в конфигурации whole-cell у электровозбудимых клеток при различных величинах смещения мембранного потенциала относительно поддерживаемого потенциала. K+-каналы были ингибированы Cs, тетраэтиламмонием или 4-аминопиридином.
Слайд 32Ионный ток (Ii) складывается из суммы натриевого (INa) калиевого (IK)
и тока утечки (IL):
Каждый из токов рассчитывается по закону
Ома: i
Слайд 33где:
gNa, gK и gL – проводимости для ионов натрия,
калия и ионов утечки, соответственно
(V-V(Na,K,L)) – величины электрохимических потенциалов для
соответствующих ионов,V – является отклонением от абсолютных значений мембранного потенциала Е,
V(Na,K,L) – равновесные потенциалы, рассчитанные по уравнению Нернста
Слайд 34УРАВНЕНИЯ ХОДЖКИНА - ХАКСЛИ
gNa, gK – максимальные проводимости мембраны при
сильной деполяризации
Слайд 36Величины αm, βm, αn, βn, αh, βh – константы скоростей,
зависящие от мембранного потенциала, температуры и концентрации двухвалентных ионов в
наружном растворе.При деполяризации мембраны значения αm, αn и βh увеличиваются, а βm, βn и αh- уменьшаются.
Слайд 37
Решения этих уравнений проще представить в виде экспоненциальных характеристик –
постоянных времени изменения m, n и h:
Стационарные значения переменных m,
n и h:
Слайд 38Графики зависимости стационарных значений m, n и h (m∞, n∞
и h∞) и постоянных времени τm,τn и τh от мембранного
потенциала
Слайд 40Сравнение рассчитанного потенциала действия (В1) с реальным потенциалом действия, зарегистрированным
в гигантском аксоне кальмара (В2). Рассчитанная скорость проведения потенциала действия
составляла 18,8 м/с, а полученная в эксперименте - 21,2 м/сВ1
В2
Слайд 42
Если С=0,8мкФ/см2, ε = 2, то d=2,2 нм
Удельное сопротивление аксоплазмы
и саркоплазмы от 30 до 200 Ом·см;
Электрическая емкость различных клеток
около 1мкФ/см2Электрическая емкость чистого бислоя липидов 0,8мкФ/см2
С – электрическая емкость,
- диэлектрическая проницаемость изолирующей части бислоя,
ε0 – электрическая постоянная,
S - площадь
Слайд 43КАБЕЛЬНАЯ СТРУКТУРА
Cm емкость мембраны
rm сопротивление мембраны
ri – сопротивление аксоплазмы
Слайд 44Согласно закону Ома ток, текущий по осевому цилиндру:
i – ток,
текущий по осевому цилиндру, х – расстояние от источника тока,
ri – сопротивление аксоплазмы(1)
Слайд 51Решением этого уравнения является экспоненциальная зависимость:
Где τ– постоянная времени, показывающая
через сколько времени амплитуда мембранного потенциала падает в e раз
.РЕШЕНИЯ КАБЕЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ
Слайд 52Если продолжительность прямоугольного толчка тока превышает 3τ, V достигает постоянного
уровня, в этом случае
Уравнение примет вид
Слайд 54Сопротивление мембраны (rm) рассчитывается через удельное сопротивление (Rm):
где Rm=1-100 кОм·см2,
в перехватах Ранвье: 30-40 Ом·см2
Сопротивление аксоплазмы (ri) рассчитывается через удельное
сопротивление (Ri):
где Ri=40 Ом·см2
Слайд 55λ– постоянная длины, показывающая на каком расстоянии амплитуда мембранного потенциала
падает в e раз.
с учетом сопротивлений мембраны и
аксоплазмы (Rm и Ri):
где D – диаметр нервного волокна
Слайд 57Распространение пассивного электротонического потенциала на примере немиелинизированного волокна.
Na канал обозначен
розовым цветом
К канал – желтым цветом
Канал утечки обозначен коричневым цветом
Слайд 58Типы нервных волокон
А - миелиновое волокно,
Б - безмиелиновое волокно.
1
- осевой цилиндр,
2 - миелиновый слой,
3 - мезаксон,
4 - ядро нейролеммоцита (шванновской клетки),
5 - узловой перехват (перехват Ранвье).
Электрические характеристики миелина
R = 0,16 МОм • см, С = 0,005 мкФ/см.
Слайд 59Распространение потенциала действия на примере немиелинизированного волокна.
Na каналы обозначены розовым
цветом
К каналы – желтым цветом
Канал утечки обозначен коричневым цветом
Слайд 62Изменение мембранного потенциала и натриевой и калиевой проводимости мембраны вдоль
кабельной структуры во время распространяющегося ПД, а также токи, текущие
через различные участки мембраны.
Слайд 68Сравнение общих принципов проведения возбуждения по немиелинизированному и миелинизированному нервному
волокну
