Biologi for Majors II

Til centralnervesystemet til at fungere, neuroner skal være i stand til at sende og modtage signaler. Disse signaler er muligt, fordi hver neuron har en opladet cellulære membran (en spændingsforskel mellem den indvendige og udvendige), og ansvaret for denne membran kan ændre sig som reaktion på neurotransmitter molekyler, der er frigivet fra andre neuroner og miljømæssige stimuli., For at forstå, hvordan neuroner kommunikerer, skal man først forstå grundlaget for baseline eller “hvile” membranladning.

neuronale ladede membraner

lipid-dobbeltlagsmembranen, der omgiver en neuron, er uigennemtrængelig for ladede molekyler eller ioner. For at komme ind eller ud af neuronen skal ioner passere gennem specielle proteiner kaldet ionkanaler, der spænder over membranen. Ion kanaler har forskellige konfigurationer: åbne, lukkede og inaktive, som illustreret i Figur 1. Nogle ionkanaler skal aktiveres for at åbne og tillade ioner at passere ind i eller ud af cellen., Disse ionkanaler er følsomme over for miljøet og kan ændre deres form i overensstemmelse hermed. Ionkanaler, der ændrer deres struktur som reaktion på spændingsændringer, kaldes spændingsgatede ionkanaler. Spænding-gated ionkanaler regulere de relative koncentrationer af forskellige ioner i og uden for cellen. Forskellen i total ladning mellem indersiden og ydersiden af cellen kaldes membranpotentialet.

Figur 1. Spændingsgatede ionkanaler åbnes som reaktion på ændringer i membranspænding., Efter aktivering bliver de inaktiveret i en kort periode og vil ikke længere åbne som svar på et signal.

Hvilende Membran Potentiale

En neuron i hvile er negativt ladet: inde i en celle er ca 70 millivolt mere negativ end udenfor (-70 mV, bemærk, at dette antal varierer fra neuron type og af-arter). Denne spænding kaldes hvilemembranpotentialet; det er forårsaget af forskelle i koncentrationerne af ioner inde i og uden for cellen., Hvis membranen var lige gennemtrængelig for alle ioner, ville hver type ion strømme over membranen, og systemet ville nå ligevægt. Fordi ioner ikke blot kan krydse membranen efter ønske, er der forskellige koncentrationer af flere ioner inde i og uden for cellen, som vist i tabel 1.

Den hvilende membran potentiale, er et resultat af forskellige koncentrationer i og udenfor cellen. Forskellen i antallet af positivt ladede kaliumioner (k+) inden for og uden for cellen dominerer hvilemembranpotentialet (figur 2).

Figur 2., (A) hvilemembranpotentialet er et resultat af forskellige koncentrationer af Na+ og K+ ioner i og uden for cellen. En nerveimpuls får Na+ til at komme ind i cellen, hvilket resulterer i (b) depolarisering. Ved det maksimale handlingspotentiale åbnes K + – kanaler, og cellen bliver (C) hyperpolariseret.

når membranen er i ro, akkumuleres K+ ioner inde i cellen på grund af en netbevægelse med koncentrationsgradienten., Det negative hvilemembranpotentiale skabes og opretholdes ved at øge koncentrationen af kationer uden for cellen (i den ekstracellulære væske) i forhold til inde i cellen (i cytoplasmaet). Den negative ladning i cellen skabes af, at cellemembranen er mere permeabel for kaliumionbevægelse end natriumionbevægelse. I neuroner opretholdes kaliumioner i høje koncentrationer i cellen, mens natriumioner opretholdes i høje koncentrationer uden for cellen., Cellen besidder kalium-og natriumlækagekanaler, der tillader de to kationer at diffundere deres koncentrationsgradient.

neuronerne har imidlertid langt flere kaliumlækage kanaler end natrium lækage kanaler. Derfor diffunderer kalium ud af cellen i en meget hurtigere hastighed end natrium lækker ind. Fordi flere kationer forlader cellen, end der kommer ind, får dette det indre af cellen til at blive negativt ladet i forhold til ydersiden af cellen. Natriumkaliumpumpens handlinger hjælper med at opretholde hvilepotentialet, når det er etableret., Husk, at natriumkaliumpumper bringer to K + – ioner ind i cellen, mens du fjerner tre Na + – ioner pr. Da flere kationer udvises fra cellen end indtaget, forbliver indersiden af cellen negativt ladet i forhold til den ekstracellulære væske. Det skal bemærkes, at chlorioner (Cl–) har tendens til at ophobes uden for cellen, fordi de afvises af negativt ladede proteiner i cytoplasmaet.

bidrage!

forbedre denne sidelær mere