Какими изменениями свойств мембраны обусловлена фаза деполяризации
Перечень вопросов для самоподготовки по теме практического
Занятия
1. Электрические явления в возбудимых тканях.
2. Строение и функции мембран. Активный и пассивный транспорт веществ через мембраны.
3. Мембранный потенциал и его происхождение. Сущность мембранно-ионной теории возбуждения.
4. Современное представление о процессе возбуждения. Местное и распространяющееся возбуждение.
5. Потенциал действия, его фазы, их происхождение
6. Соотношение фаз возбудимости с фазами потенциала действия. Изменение возбудимости при возбуждении.
7. Рефрактерность и ее причины.
8. Критерии оценки возбудимости (пороговая сила, полезное время, хронаксия).Закон силы времени.
9. Действие постоянного тока на возбудимые ткани (полярный закон, электротон, катодическая депрессия).
10. Аккомодация. Лабильность и ее мера. Парабиоз (Введенский Н.Е.)
11. Механизмы проведения нервного импульса по нервным волокнам. Характеристика нервных волокон. Проведение возбуждения в нервных стволах.
Вопросы для контроля входного и выходного уровня знаний и эталоны ответов на них
1. Перечислите известные Вам параметры возбудимости.
2. Какова амплитуда и длительность следовых потенциалов?
3. Повышена или понижена возбудимость ткани во время локального ответа?
4. Как изменяется критический уровень деполяризации под катодом при катодической депрессии?
5. Каково соотношение проницаемости мембраны для ионов K и Na в покое?
6. Чем обусловлен локальный ответ?
7. Как зависит амплитуда локального ответа от силы раздражения?
8. Какие две величины определяют величину порога раздражения.
9. Как изменяется амплитуда потенциала действия при катодической депрессии?
10. Какими изменениями свойств мембраны обусловлена фаза деполяризации?
11. Какова максимальная величина локального ответа?
12. Как изменится возбудимость ткани во время локального ответа?
13. Как будет изменяться возбудимость ткани, если мембранный потенциал будет приближаться к критическому уровню деполяризации?
14. Сформулируйте закон полярного действия постоянного тока.
15. Как изменится заряд мембраны при диффузии ионов K?
16. Зависит ли величина потенциала действия от силы раздражения?
17. Когда локальный ответ перерастает в потенциал действия?
18. Как будет изменяться возбудимость ткани, если мембранный потенциал будет удаляться от критического уровня деполяризации?
19. Каков характер выделения тепла в нервах и мышцах при возбуждении?
20.Какими преимуществами обладает электрический ток как раздражитель?
21.Как изменяется заряд мембраны при увеличении диффузии ионов Na?
22.Нарисуйте схему локального ответа нервного волокна и перерастание его в потенциал действия.
23. Кто и когда установил, что электрический ток обладает способностью изменять возбудимость ткани?
24. Когда выделяется начальное тепло?
25. Что такое хронаксия?
26. Какими изменениями свойств мембраны обусловлена фаза реполяризации?
27. Нарисуйте кривую силы-времени Гоорвега-Вейса.
28. Что называется пороговым потенциалом или порогом деполяризации?
29. Назовите законы проведения возбуждения в миелиновых нервных волокнах.
30.Что называется аккомодацией возбудимой ткани?
31. Каким способом может быть зарегистрирован потенциал действия?
32.Что такое полезное время (порог времени)?
33. Чем обусловлен отрицательный следовой потенциал?
34. Как изменяется скорость проведения возбуждения в области анода?
35. Какие фазы изменения возбудимости наблюдаются в нервной и мышечной ткани при возбуждении?
36. Какова величина потенциала действия при внутриклеточном отведении?
37. Что такое хронаксия?
38. Чем обусловлен следовой положительный потенциал?
39. Непрерывно или скачкообразно распространяется возбуждение по мембране миелинового нервного волокна.
40. Нарисуйте график изменения возбудимости нерва при его возбуждении.
41. Что такое критический уровень деполяризации?
42. Что такое локальный ответ?
43. Почему для работы натрий-калиевого насоса должна тратиться энергия?
44. Какие изменения ионной проницаемости мембраны обуславливают аккомодацию?
45. Что называют лабильностью?
46. Как изменяется мембранный потенциал клетки при замыкании цепи постоянного тока в области анода?
47. Что такое реобаза?
48. Зависит ли критический уровень деполяризации от характера раздражения?
49.Что называется фактором надежности проведения возбуждения?
50.Что является мерой лабильности?
51. Какие факторы обеспечивают наличие мембранного потенциала?
52. Что называется возбудимостью?
53. Чем обусловлен следовой отрицательный потенциал?
54. Отличия локального ответа от потенциала действия.
55. Что называют «условием ритма» по А.А. Ухтомскому?
56. Что называют критическим уровнем деполяризации?
57. От соотношения каких двух электрофизиологических величин зависит величина порога раздражения?
58. Как проявляется изменение обмена при возбуждении?
59. Как зависит амплитуда локального ответа от силы раздражения?
60. Каким требованиям должен отвечать раздражитель, вызывающий возбуждение?
61. Какими свойствами обладает локальный ответ?
62. Что такое аккомодация?
63. Что такое пороговый потенциал (порог деполяризации)?
64. Какие биохимические изменения происходят в возбудимых тканях при возбуждении?
65. Каково соотношение содержания ионов натрия, калия и хлора вне и внутри клетки в покое?
66. Что такое локальный ответ?
67. Что называется возбудимостью?
68. Как изменится возбудимость, если соотношение между исходным уровнем мембранного потенциала и критическим уровнем деполяризации: а) увеличится; б) уменьшится.
69. Каков характер выделения тепла в нервах и мышцах при возбуждении?
Эталоны ответов:
1. Порог раздражения, латентный период, полезное время, хронаксия.
2. Амплитуда- несколько милливольт, длительность – от нескольких миллисекунд до одной секунды.
3. Повышена.
4. Критический уровень деполяризации под катодом увеличивается.
5. Проницаемость для ионов К в 20-100 раз больше, чем Na.
6. Повышение натриевой проницаемости мембраны.
7. Чем сильнее стимул, тем больше локальный ответ.
8. Исходный уровень мембранного потенциала и критический уровень деполяризации.
9. Снижает до локального ответа.
10: Резким повышением проницаемости мембраны к ионам Na.
11 Максимальная величина локального ответа равна разности между исходным уровнем поляризации мембраны и критическим уровнем деполяризации.
12. Повышается.
13 Возбудимость повышается.
14. При замыкании цепи постоянного тока возбуждение возникает в области катода, а при размыкании – в области анода и при одной и той же силе тока раздражающее действие катода выражено сильнее, чем анода.
15. Диффузия ионов K придает наружной поверхности мембраны положительный заряд, а внутренней поверхности отрицательный.
16. Не зависит.
17. При достижении критического уровня деполяризации.
18. Возбудимость понижается.
19. В нервах и мышцах каждая волна возбуждения сопровождается выделением двух порций тепла: начального и запаздывающего.
20.Действие его проявляется при величине, не вызывающей повреждения ткани, быстро начинается и прекращается, легко дозируется по силе, длительности и частоте.
21. Диффузия ионов Na придает внутренней поверхности мембраны положительный, заряд, а наружный – отрицательный.
22. Ответ:
23. Э. Пфлюгер, 1859год.
24.В момент генерации потенциала действия.
25.Наименьшее время, в течение которого ток, равный двум реобазам, вызывает возбуждение.
26.Снижением натриевой проницаемости и повышением калиевой.
27. Ответ:
26.Минимальный сдвиг мембранного потенциала, необходимый для того, чтобы деполяризация мембраны от исходной величины уровня поляризации достигла критического уровня.
29.Закон физиологической непрерывности, закон двустороннего проведения, закон изолированного проведения.
30. Приспособление возбудимой ткани к медленно нарастающему раздражителю.
31.Потенциал действия можно зарегистрировать с помощью электродов, приложенных к внешней поверхности волокна (внеклеточное отведение), и с помощью микроэлектрода, введенного внутрь протоплазмы (внутриклеточное).
32.Минимальное время, в течение которого ток, равный реобазе, вызывает возбуждение.
33.Более высокий, по сравнению с исходной, величиной проницаемости мембраны для ионов Na и инактивации для ионов K.
34. Скорость проведения возбуждения в области анода падает в фазу понижения возбудимости и увеличивается в период повышения возбудимости.
35.Абсолютная рефрактерная, относительная рефрактерная, супернормальная / экзальтационная /, субнормальная.
36. 110-120 мВ.
37. Хронаксия – это наименьшее время, в течение которого электрический ток, равный удвоенной реобазе, должен действовать на ткань, чтобы вызвать возбуждение.
38.Более высокий, по сравнению с исходной, величиной проницаемости.
39. Скачкообразно (сальсаторно)
40. Ответ:
41.Уровень деполяризации мембраны, при котором возникает потенциал действия.
42.Локальный ответ – активная подпороговая деполяризация мембраны.
43. Так как работа насоса связана с перемещением ионов Na и K, против градиента концентрации.
44. Инактивация натриевой проницаемости и повышенная проницаемость мембраны для ионов калия.
45.Лабильность есть скорость элементарных реакций, лежащих в основе цикла возбуждения.
46. Развивается гиперполяризация.
47.Минимальная сила постоянного тока, способная вызвать возбуждение при неограниченно долгом его действии на ткань.
48. Нет.
49. Отношение амплитуды потенциала действия к порогу деполяризации.
50.Максимальное число циклов возбуждения (электрических осцилляций), которое ткань способна воспроизвести в 1 сек., в соответствии с ритмом раздражения (без трансформации ритма).
51 Неодинаковая концентрация конов, в основном K, Na, Cl, внутри и вне клетки и их различная проницаемость через мембрану.
52. Способность ткани отвечать на раздражения изменением обмена веществ в виде специфической ответной реакции (ПД).
53. Более высокой, по сравнению с исходной величиной проницаемости мембраны для ионов Na и инактивации проницаемости для ионов K.
54. Не распространяется по ткани, не имеет четкого порога, не подчиняется закону «все или ничего».
55.Повышение лабильности под влиянием действующего раздражения.
56. Уровень поляризации мембраны, при котором возникает потенциал действия.
57. От соотношений исходной величины потенциала покоя и критического уровня деполяризации.
58. Происходят биохимические изменения и усиление теплопродукции.
59. Чем сильнее стимул, тем больше локальный ответ.
60. Чтобы вызвать возбуждение, раздражитель должен иметь силу, длительность и крутизну нарастания, достаточную, чтобы деполяризовать мембрану до критического уровня.
61. Не имеет четкого порога возникновения, не распространяется, не подчиняется закону «все или ничего».
62. Аккомодация – приспособление возбудимой ткани к медленно нарастающему раздражителю.
63. Минимальный сдвиг мембранного потенциала, необходимый для того, чтобы деполяризация мембраны от исходной величины уровня поляризации достигла критического уровня.
64. 1. условие распада аденозинтрифосфата /АТФ/ и креатинфосфата /КФ/; 2. усиление процессов распада и синтеза в клетке углеводов, белков, липидов. 3. усиление окислительных процессов, приводящих в сочетании с гликолизом к ресинтезу АТФ и КФ; 4. увеличение выделения соединений типа ацетилхолина и адреналина.
65. Протоплазма нервных и мышечных волокон содержит в 30-50 раз больше ионов K, в 8-10 раз меньше ионов , чем внеклеточная жидкость.
66. Локальный ответ – активная подпороговая деполяризация мембраны.
67. Способность ткани отвечать на раздражения, изменением обмена веществ и специфической ответной реакции (потенциалом действия).
68. Возбудимость: а) уменьшится; б) увеличится.
69. В нервах и мышцах каждая волна возбуждения сопровождается выделением двух порций тепла: начального и запаздывающего.
Источник
Потенциал действия. Фазы потенциала действия нервного волокна
В нервных волокнах сигналы передаются с помощью потенциалов действия, которые представляют собой быстрые изменения мембранного потенциала, быстро распространяющиеся вдоль мембраны нервного волокна. Каждый потенциал действия начинается со стремительного сдвига потенциала покоя от нормального отрицательного значения до положительной величины, затем он почти так же быстро возвращается к отрицательному потенциалу. При проведении нервного сигнала потенциал действия движется вдоль нервного волокна вплоть до его окончания.
На рисунке показаны изменения, возникающие на мембране во время потенциала действия, с переносом положительных зарядов внутрь волокна вначале и возвращением положительных зарядов наружу в конце. В нижней части рисунка графически представлены последовательные изменения мембранного потенциала в течение нескольких 1/10000 сек, иллюстрирующие взрывное начало потенциала действия и почти столь же быстрое восстановление.
Стадия покоя. Эта стадия представлена мембранным потенциалом покоя, который предшествует потенциалу действия. Мембрана во время этой стадии поляризована в связи с наличием отрицательного мембранного потенциала, равного -90 мВ.
Фаза деполяризации. В это время мембрана внезапно становится высокопроницаемой для ионов натрия, позволяя огромному числу положительно заряженных ионов натрия диффундировать внутрь аксона. Нормальное поляризованное состояние в -90 мВ немедленно нейтрализуется поступающими внутрь положительно заряженными ионами натрия, в результате потенциал стремительно нарастает в положительном направлении. Этот процесс называют деполяризацией, В крупных нервных волокнах значительный избыток входящих внутрь положительных ионов натрия обычно приводит к тому, что мембранный потенциал «проскакивает» за пределы нулевого уровня, становясь слегка положительным. В некоторых более мелких волокнах, как и в большинстве нейронов центральной нервной системы, потенциал достигает нулевого уровня, не «перескакивая» его.
Фаза реполяризации. В течение нескольких долей миллисекунды после резкого повышения проницаемости мембраны для ионов натрия, натриевые каналы начинают закрываться, а калиевые — открываться. В результате быстрая диффузия ионов калия наружу восстанавливает нормальный отрицательный мембранный потенциал покоя. Этот процесс называют реполя-ризацией мембраны.
Временной ход потенциала действия в нейроне; показаны последовательные фазы потенциала действия, описанные в тексте.
Для более полного понимания факторов, являющихся причиной деполяризации и реполяризации, необходимо изучить особенности двух других типов транспортных каналов в мембране нервного волокна: электроуправляемых натриевых и калиевых каналов.
Электроупавляемые натриевые и калиевые каналы. Необходимым участником процессов деполяризации и реполяризации во время развития потенциала действия в мембране нервного волокна является электроуправляемый натриевый канал. Электроуправляемый калиевый канал также играет важную роль в увеличении скорости реполяризации мембраны. Оба типа электроуправляемых каналов существуют дополнительно к Na+/K+-насосу и каналам К+/Na+-утечки.
Электроуправляемый натриевый канал. В верхней части рисунка показан электроуправляемый натриевый канал в трех различных состояниях. Этот канал имеет двое ворот: одни вблизи наружной части канала, которые называют активационными воротами, другие — у внутренней части канала, которые называют инактивационными воротами. В верхней левой части рисунка изображено состояние этих ворот в покое, когда мембранный потенциал покоя равен -90 мВ. В этих условиях активационные ворота закрыты и препятствуют поступлению ионов натрия внутрь волокна.
Активация натриевого канала. Когда мембранный потенциал покоя смещается в направлении менее отрицательных значений, поднимаясь от -90 мВ в сторону нуля, на определенном уровне (обычно между -70 и -50 мВ) происходит внезапное конформационное изменение актива-ционных ворот, в результате они переходят в полностью открытое состояние. Это состояние называют активированным состоянием канала, при котором ионы натрия могут свободно входить через него внутрь волокна; при этом натриевая проницаемость мембраны возрастает в диапазоне от 500 до 5000 раз.
Инактивация натриевого канала. В верхней правой части рисунке показано третье состояние натриевого канала. Увеличение потенциала, открывающее активационные ворота, закрывает инактивационные ворота. Однако инактивационные ворота закрываются в течение нескольких десятых долей миллисекунды после открытия активационных ворот. Это значит, что конформационное изменение, приводящее к закрытию инактивационных ворот, — процесс более медленный, чем конформационное изменение, открывающее активационные ворота. В результате через несколько десятых долей миллисекунды после открытия натриевого канала инактивационные ворота закрываются, и ионы натрия не могут более проникать внутрь волокна. С этого момента мембранный потенциал начинает возвращаться к уровню покоя, т.е. начинается процесс реполяризации.
Существует другая важная характеристикая процесса инактивации натриевого канала: инактивационные ворота не открываются повторно до тех пор, пока мембранный потенциал не вернется к значению, равному или близкому к уровню исходного потенциала покоя. В связи с этим повторное открытие натриевых каналов обычно невозможно без предварительной реполяризации нервного волокна.
Потенциал действия клетки рабочего миокарда.
Быстрое развитие деполяризации и продолжительная реполяризация. Замедленная реполяризация (плато) переходит в быструю реполяризацию.
– Вернуться в оглавление раздела “Физиология человека.”
Оглавление темы “Транспорт ионов и мембранные потенциалы клетки”:
1. Потенциал Нернста. Осмос – диффузия воды
2. Осмотическое давление. Осмоляльность и осмоль
3. Активный транспорт веществ через мембраны. Натрий-калиевый насос
4. Роль Na-K-насоса. Активный транспорт ионов кальция и водорода в клетке
5. Вторично активный транспорт. Котранспорт глюкозы и аминокислот в клетке
6. Контртранспорт кальция и ионов водорода. Активный транспорт в тканях
7. Мембранные потенциалы. Диффузионные потенциалы клеток
8. Вычисление диффузионного потенциала. Измерение мембранного потенциала клетки
9. Мембранный потенциал покоя. Потенциал покоя нервных клеток
10. Потенциал действия. Фазы потенциала действия нервного волокна
Источник