Biologia na kierunku II

aby układ nerwowy mógł funkcjonować, neurony muszą być w stanie wysyłać i odbierać sygnały. Sygnały te są możliwe, ponieważ każdy neuron ma naładowaną błonę komórkową (różnica napięcia między wewnątrz i na zewnątrz), a ładunek tej błony może się zmieniać w odpowiedzi na cząsteczki neuroprzekaźników uwalniane z innych neuronów i bodźców środowiskowych., Aby zrozumieć, w jaki sposób neurony komunikują się, należy najpierw zrozumieć podstawę początkowego lub „spoczynkowego” ładunku błony.

neuronalne błony naładowane

lipidowa błona dwuwarstwowa, która otacza neuron, jest nieprzepuszczalna dla naładowanych cząsteczek lub jonów. Aby wejść lub wyjść z neuronu, jony muszą przejść przez specjalne białka zwane kanałami jonowymi, które obejmują błonę. Kanały jonowe mają różne konfiguracje: otwarte, zamknięte i nieaktywne, jak pokazano na rysunku 1. Niektóre kanały jonowe muszą być aktywowane w celu otwarcia i umożliwienia jonów do lub z komórki., Te kanały jonowe są wrażliwe na środowisko i mogą odpowiednio zmieniać swój kształt. Kanały jonowe, które zmieniają swoją strukturę w odpowiedzi na zmiany napięcia, nazywane są bramkowane napięciem kanałami jonowymi. Kanały jonowe bramkowane napięciem regulują względne stężenia różnych jonów wewnątrz i na zewnątrz komórki. Różnica w całkowitym ładunku między wewnątrz i na zewnątrz komórki nazywa potencjał błonowy.

Rysunek 1. Kanały jonowe bramkowane napięciem otwierają się w odpowiedzi na zmiany napięcia membrany., Po aktywacji zostają dezaktywowane na krótki okres i nie otwierają się w odpowiedzi na sygnał.

potencjał błon spoczynkowych

neuron w stanie spoczynku jest naładowany ujemnie: wnętrze komórki jest o około 70 miliwoltów bardziej ujemne niż na zewnątrz (-70 mV, zauważ, że liczba ta różni się w zależności od typu neuronu i gatunku). Napięcie to nazywa się potencjałem spoczynkowym błony; jest to spowodowane różnicami w stężeniach jonów wewnątrz i na zewnątrz komórki., Gdyby membrana była jednakowo przepuszczalna dla wszystkich jonów, każdy rodzaj jonów przepływałby przez membranę i system osiągałby równowagę. Ponieważ jony nie mogą po prostu przejść przez membranę, istnieją różne stężenia kilku jonów wewnątrz i na zewnątrz komórki, jak pokazano w tabeli 1.

potencjał spoczynkowy błony jest wynikiem różnych stężeń wewnątrz i na zewnątrz komórki. Różnica w liczbie dodatnio naładowanych jonów potasu (K+) wewnątrz i na zewnątrz komórki dominuje nad potencjałem spoczynkowym błony (ryc. 2).

Rysunek 2., Potencjał spoczynkowy (a) jest wynikiem różnych stężeń jonów Na+ I K+ wewnątrz i na zewnątrz komórki. Impuls nerwowy powoduje, że Na+ wchodzi do komórki, powodując (b) depolaryzację. W szczytowym potencjale działania kanały K + otwierają się i komórka staje się (c) hiperpolaryzowana.

gdy błona jest w spoczynku, jony K+ gromadzą się wewnątrz komórki w wyniku ruchu sieciowego z gradientem stężenia., Ujemny potencjał spoczynkowy powstaje i utrzymuje się poprzez zwiększenie stężenia kationów poza komórką (w płynie pozakomórkowym) w stosunku do wewnątrz komórki (w cytoplazmie). Ładunek ujemny w komórce jest tworzony przez błonę komórkową, która jest bardziej przepuszczalna dla ruchu jonów potasu niż ruchu jonów sodu. W neuronach jony potasu są utrzymywane w wysokich stężeniach wewnątrz komórki, podczas gdy jony sodu są utrzymywane w wysokich stężeniach poza komórką., Komórka posiada kanały wycieku potasu i sodu, które pozwalają dwóm kationom dyfundować w dół ich gradientu stężenia.

jednak neurony mają znacznie więcej kanałów wycieku potasu niż kanałów wycieku sodu. Dlatego potas dyfunduje z komórki w znacznie szybszym tempie niż wyciek sodu. Ponieważ więcej kationów opuszcza komórkę niż wchodzi, powoduje to, że wnętrze komórki jest naładowane ujemnie w stosunku do zewnętrznej części komórki. Działanie pompy sodowo-potasowej pomaga utrzymać potencjał spoczynkowy, po ustaleniu., Przypomnijmy, że pompy sodowo-potasowe wprowadzają do komórki dwa jony K+, usuwając jednocześnie trzy jony Na + na zużyty ATP. Ponieważ więcej kationów jest wydalanych z komórki niż przyjmowanych, wnętrze komórki pozostaje ujemnie naładowane w stosunku do płynu zewnątrzkomórkowego. Należy zauważyć, że jony chloru (Cl–) mają tendencję do gromadzenia się poza komórką, ponieważ są odpychane przez ujemnie naładowane białka w cytoplazmie.

Contribute!

popraw tę stronę więcej