Клеткадағы электрогенездің механизмі

Жоспар

1. Мембраналық потенциал.
2. Әрекет потенциал.
3. Тыныштық потенциал.
4. Ішкі жасушаның потенциалдарды өлшейтін микроэлектродты тәсіл.
5. Гольдман.Ходжкиннің станционарлы потенциалы.
6. Доннандық тепе.теңдік және Доннан потенциалы.

Кіріспе
Мембраналар клеткалардың өте маңызды барлық функцияларына қатысады. Мембраналар заттарды белсенді тасымалдауды қамтамасыз етеді. Мебранада негізгі биоэнергетикалық процесстер тотығып фосфорилдену және синтездеу жинақталған. АТФ митохондрия мембранасында, жасыл өсімдік хлоропласттың мембранасында синтезделеді. ДНК-ның және хромосоманың репликациясы мембрананың қатысында жүреді.
Биоэнергетикалы маңызды процестерге биоэлектрлі биопотенциалдың генерация құбылысы жатады. Нерв импульснің таралуы мембраналық процесс. Механикалық...

Пайдаланылған әдебиеттер

1. «Медициналық биофизика», Б.Көшенов, Алматы 2010.
2. «Химия», Т.С.Сейтембетов, Астана 2010.
3. «Биофизика», В.Ф.Антонов, А.М.Черныш, В.И. Пасечник, Москва 2000.
4. «Конспект лекций по биофизике», В.М.Инюшин, Алматы

Пән: Медицина
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 14 бет
Таңдаулыға:

Астана медицина университеті

Медициналық биофизика және информатика кафедрасы

Тақырыбы: Клеткадағы электрогенездің механизмі

Орындаған:

Тексерген:

Астана 2012

Жоспар

1. Мембраналық потенциал.

2. Әрекет потенциал.

3. Тыныштық потенциал.

4. Ішкі жасушаның потенциалдарды өлшейтін микроэлектродты тәсіл.

5. Гольдман-Ходжкиннің станционарлы потенциалы.

6. Доннандық тепе-теңдік және Доннан потенциалы.

Кіріспе

Мембраналар клеткалардың өте маңызды барлық функцияларына қатысады.
Мембраналар заттарды белсенді тасымалдауды қамтамасыз етеді. Мебранада
негізгі биоэнергетикалық процесстер тотығып фосфорилдену және синтездеу
жинақталған. АТФ митохондрия мембранасында, жасыл өсімдік хлоропласттың
мембранасында синтезделеді. ДНК-ның және хромосоманың репликациясы
мембрананың қатысында жүреді.
Биоэнергетикалы маңызды процестерге биоэлектрлі биопотенциалдың
генерация құбылысы жатады. Нерв импульснің таралуы мембраналық процесс.
Механикалық, акустикалық, иіс сезу, дәм тату, көру рецепциялары міндетті
түрде мембрананың қатысында жүреді.
Мембранадағы иондарды және молекулаларды тасымалдайтын каналдар болады.
Бұл каналдар ақуыз молекуласына жақын жерде түзіледі, олар полярлы
топтармен қойылады. Каналдардың табиғаты мембрана физикасының актуальды
мәселесі.
Көптеген факторлар мембранадағы конформациялық ауысу болатынын
дәлелдейді. Құрылысының өзгеруі флуорсценттік және парамагниттік, қос
жарықтың сынуын өлшеу әдістерінің көмегі арқылы анықталады. Мембранадағы
фазалық ауысулар липидтердің балқуымен байқалады. Мұндай ауысу митохондрия
мембранасын қыздырған кезде 0°С –та өтеді.

1.Мембраналық потенциал

Мембраналық потенциал – дегеніміз мембрананың сыртқы және ішкі
(цитоплазмалық) үстіліктерінің арасындағы потенциалдардың айырмасы.
Тәжірибе арқылы мембраналық потенциалды анықтауға болады. Ортасы кеуек
затпен бөлінген, ішіне су құйылған ыдыстың сол жағына тұз қышқылын құйғанда
оның таралымы ыдыстың сол жағында көп болып, оң жағында аз болады.
Тәжірибенің шарты бойынша ыдыстың оң жағына тек сутегінің иондары, яғни
катиондар өтеді де, хлор иондары, яғни аниондар ыдыстың сол жағында қалады.
Ондай мембрананың сол жағында теріс иондар көп болады, сондықтан оларды
катион алмастырғыш мембрана дейді. Сутегі иондарының диффузиясы шексіз
болмайды. Себебі олар хлор иондарымен өзара тартылыста болады. Диффузия
күші мен электр өрісінің күші теңескенде мембранада қос электрлік қабат
пайда болып, иондар диффузиясы тоқтайды. Егер v =0 болса, онда 1-теңдеу
Нернст теңдеуіне айналады, яғни

Бұдан мынадай қорытынды жасауға болады: мембраналық потенциал
температураға және диффузияға қатынасатын иондар таралымының өзгерісіне
тәуелді екен.
Теңдеудегі R және F тұрақты коэффиценттер екенін ескеріп, сол теңдеуді
натурал логарифм түрінен ондық логарифм түрінде аударып былай жазуға
болады:

Осы теңдеуді мембраналық потенциалдарды іс жүзінде анықтауға қолдануға
болады.

Мембраналық потенциалдары тыным және әрекет потенциалдарына бөлінеді.
Түрлі органеллалардағы мембраналарындағы потенциалды өлшеу үшін келесі
әдістер өңделген.
1. Нернстің теңдеуіне сәйкес иондардың таралуы. Жүйеге мембрана арқылы өте
алатын ионды қосады, ол сыртқы орта мен ішкі көлемде Нернстің теңдеуіне
сәйкес тарайды. Бұл принципке сүйене отырып, молекулярлы зондар ретінде
гидрофобты иондарды (ТФФ+ немесе 86Rb-валиномицин) қолданады.
Трансмембраналық потенциалды анықтау үшін везикула ішіндегі ионның
концентрациясын білу керек, көптеген жағдайда ол қиын мәселе болып
табылады.
2. Спин-белгіленген ЭПР-зондтар. Бұл мақсатпен бірнеше зондтар алынады -
құрамында парамагнитті нитроксилды топ болатын, гидрофобты иондар.
Мембранамен байланған зондтың концентрациясы ЭПР спектірінен табылады.
3. Оптикалық молекулярлы зондтар. Ең белгілі зондтар - мероцианиннің,
оксонолдың туындылары және цианинді бояутыштар.

2.Әрекет потенциал

Әрекет потенциалы – жүйке не бұлшық еттің клеткалары белсенді болған
кездегі мембраналық потенциалдың оң бағыттағы жедел ауытқуы. Типтік әрекет
потенциалдары 1 суретінде келтірілген.

Бүкіл жағдайларда потенциал тыным потенциалының теріс шамасынан оқ шегіне
дейін (30 мВ) жылдам жоғарылайды

Сурет 1. Түрлі клеткалардағы әрекет потенциалдары. Ордината: клетканың
ішіндегі мембраналық потенциалының амплитудасы; абсцисса: әрекет потенциалы
басталғаннан кейінгі уақыт (Физиология человека. Ред. Р. Шмидта и Г. Тевса,
1996)

Сонымен, әрекет потенциалы – мембрананың иондық өткзгіштігінің өзгеруімен
шартталған және жүйке не бұлшық талшығының бойымен қозу толқынның
таралуымен байланысты электір импульсы.

Әрекет потенциалы бірнеше фазалардан тұрады (сурет 2). Оң бағытталған
жедел ауытқу фазасы – ұлғаю фазасы (0,2-0,5 мс).

Сурет 2. Нейрондағы әрекет потенциалының уақыттық жүрісі әрекет
потенциалының тізбектік фазалары. (Физиология человека. Ред. Р. Шмидта и Г.
Тевса, 1996)

Бұл фазада мембрана өз қалыпты зарядың (поляризациясын) жоғалтады,
сондықтан оны деполяризация стадиясы деп атайды. Деполяризация нөльдік
сызықтан өтеді де оң белгілі болады. Потенциалдың оң фазасы овершут деп
аталады. Шыңнан кейінгі келетін фаза реполяризация деп аталады. Бұл фазада
мембрананың потенциалы қалпына келеді.

Реполяризацияның соңғы учаскесі кейбір потенциалдар үшін баяу жүреді.
Әрекет потенциалы басталғаннан кейін 1 мс. кейін реполяризация қисық
сызығының бүктелуі байқалады, сонынан келетін өзгерістер деполяризациялық
іздік потенциалы деп аталады. Басқа ұлпаларда, мысалы, нейрондарда
деполяризацияның қисық сызығы тыным потенциалдың деңгейінен әр қарай жедел
өтіп кетеді де потенциалдың теріс шамасы бастапқы тыным потенциалмен
салыстырғанда жоғарылау болып қалады. Бұл құбылыс гиперполяризациялық іздік
потенциалы деп аталады.

Әрекет потенциалды генерациялау.

Әрекет потенциалдары мембрана 50 мВ дейін деполяризацияланғанда
генерациялайды. Деполяризация әрекет потенциалдың тууына келтіретін
потенциалдың деңгейі шектік деп аталады.

Әрекет потенциалдарды көбінесе Ходжкин мен оның қызметкерлері зерттеген.
Олар кальмардың өте ірі аксондарында пайда болатын әрекет потенциалдарды
микроэлектродтар мен жоғарыомдық кернеуді өлшеушілердің көмегімен және
белгіленген атомдар әдісімен зерттеген (сурет 3)

Сурет 3. Трансмембраналық потенциалдар өзгергендегі мембрананың электір
сипаттамаларына тигізетін әсерін зерттеу барысындағы тәжірибенің схемасы

Тәжірибеде аксонға енгізілген екі микроэлектрод қолданылады. Бірінші
микроэлектрод стимул береді, оған тік бұрышты импульстердің генераторынан
импульс беріледі, ал мембраналық потенциал екінші микроэлектродқа қосылған
жоғарыомдық кернеуді тіркеушімен өлшенеді. Стимулдың шамасынан тәуелді
потенциалдар тіркеледі.

Қозу импульсы тек қана қысқа уақытқа мембраналық потенциалдың ығысуын
туғызады. Ол тез жойылып кетеді де тыным потенциалы қалпына келеді. Егер де
импульстың амплитудасының белгісі оң болса, импульс депоризациялайтын болып
аталады, егер де оның шамасы шектік шамасынан жоғары болса мембраналық
потенциал жедел өседі де өз белгісін ауысытыра алады.

Қозу өткеннен кейін мембранада әлі 3-4 мс іздік құбылыстар сақталады
(гиперполяризациялық потенциалдар), бұл уақыттың ішінде мембрана
рефрактерлі болады (қозымайды).

Шамасы шектік деңгеінен жоғары стимулдың әсерінен пайда болатын
мембрананың деполяризациясына жауап болып келесі потенциал тууы мүмкін, ол
тек қана мембрана тыным қалпына келгеннен кейін басталады. Әрекет
потенциалы ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.