7,912 matches
-
de repaos arată că celula nu este niciodată în repaos absolut. Starea de repaos este o stare staționară; prin membrană trec în permanență fluxuri ionice pasive și active. Ionii vor avea aceeași concentrație de o parte și de alta a membranei doar când celula moare. Despre stări staționare vom vorbi în detaliu în alt capitol. Potențialul electric transmembranar, curenții electrici dați de fluxurile ionice pot fi descrise cu ajutorul circuitului electric echivalent al membranei. In Fig.II.13 CM este capacitatea electrică
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
concentrație de o parte și de alta a membranei doar când celula moare. Despre stări staționare vom vorbi în detaliu în alt capitol. Potențialul electric transmembranar, curenții electrici dați de fluxurile ionice pot fi descrise cu ajutorul circuitului electric echivalent al membranei. In Fig.II.13 CM este capacitatea electrică a membranei, iar EK, ENa, ECl, sunt potențialele de echilibru electrochimic ale fiecăruia dintre ioni. Din punct de vedere electric, membrana este un condensator cu capacitatea electrică de 1F/cm2. Aplicând legea
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
când celula moare. Despre stări staționare vom vorbi în detaliu în alt capitol. Potențialul electric transmembranar, curenții electrici dați de fluxurile ionice pot fi descrise cu ajutorul circuitului electric echivalent al membranei. In Fig.II.13 CM este capacitatea electrică a membranei, iar EK, ENa, ECl, sunt potențialele de echilibru electrochimic ale fiecăruia dintre ioni. Din punct de vedere electric, membrana este un condensator cu capacitatea electrică de 1F/cm2. Aplicând legea lui Ohm, obținem: tIR=V unde rezistența totală a circuitului
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
de fluxurile ionice pot fi descrise cu ajutorul circuitului electric echivalent al membranei. In Fig.II.13 CM este capacitatea electrică a membranei, iar EK, ENa, ECl, sunt potențialele de echilibru electrochimic ale fiecăruia dintre ioni. Din punct de vedere electric, membrana este un condensator cu capacitatea electrică de 1F/cm2. Aplicând legea lui Ohm, obținem: tIR=V unde rezistența totală a circuitului este dată de rezistențele fiind legate în paralel, iar intensitatea curentului total debitat de baterie este: Dacă se folosesc
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
baterie este: Dacă se folosesc conductanțele, (II.23) Formula (II.23) dă mai bine decât relația lui Nernst, valorile potențialului celular de repaos. Potențialul dat de (II.23) tinde la potențialul de echilibru electrochimic Ei al acelui ion, cînd conductanța membranei pentru acel ion este mult mai mare decît pentru ceilalți. II.3.3. Biofizica influxului nervos Transmiterea semnalelor în cadrul organismului viu este un fenomen de natură bioelectrică și aceasta are loc prin influxul (impulsul) nervos. Influxul nervos reprezintă variația tranzitorie
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
mai mare decît pentru ceilalți. II.3.3. Biofizica influxului nervos Transmiterea semnalelor în cadrul organismului viu este un fenomen de natură bioelectrică și aceasta are loc prin influxul (impulsul) nervos. Influxul nervos reprezintă variația tranzitorie și probabilă a potențialului de membrană a fibrelor nervoase, adică potențialul de acțiune produs de un stimul. Celulele excitabile răspund stimulilor externi printr-o degajare bruscă de energie sub forma unei variații tranzitorii a potențialului de membrană de la valoarea de repaos, negativă, la o valoare pozitivă
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
nervos reprezintă variația tranzitorie și probabilă a potențialului de membrană a fibrelor nervoase, adică potențialul de acțiune produs de un stimul. Celulele excitabile răspund stimulilor externi printr-o degajare bruscă de energie sub forma unei variații tranzitorii a potențialului de membrană de la valoarea de repaos, negativă, la o valoare pozitivă, care se transmite pe toată suprafața membranei celulare. Reprezentantul tipic al celulei excitabile este neuronul. După cum se știe celula nervoasă, neuronul, are următorele părți componente: ♦ Corp celular ♦ Nucleu ♦ Dentrite ♦ Axon Ramificații
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
acțiune produs de un stimul. Celulele excitabile răspund stimulilor externi printr-o degajare bruscă de energie sub forma unei variații tranzitorii a potențialului de membrană de la valoarea de repaos, negativă, la o valoare pozitivă, care se transmite pe toată suprafața membranei celulare. Reprezentantul tipic al celulei excitabile este neuronul. După cum se știe celula nervoasă, neuronul, are următorele părți componente: ♦ Corp celular ♦ Nucleu ♦ Dentrite ♦ Axon Ramificații butonale cu butoni terminali ce conțin mediatori chimici cu rol în transmiterea influxului nervos prin intermediul sinapselor
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
din interior. Cînd un stimul acționează asupra neuronului, (stimulii pot fi mecanici, termici, electrici, luminoși), se produce o variație locală a potențialului transmembranar, amplitudinea acestei variații fiind proporțională liniar sau logaritmic cu mărimea stimulului. Potențialele locale se propagă pe suprafața membranelor excitabile datorită proprietăților electrice pasive ale membranei, propagarea facîndu-se ca în mișcarea amortizată (amplitudinea scade exponențial cu distanța de la locul de origine al potențialului). Dacă însă depolarizarea depășește o anumită valoare, denumită “valoare de prag”, atunci se declanșează “potențialul de
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
neuronului, (stimulii pot fi mecanici, termici, electrici, luminoși), se produce o variație locală a potențialului transmembranar, amplitudinea acestei variații fiind proporțională liniar sau logaritmic cu mărimea stimulului. Potențialele locale se propagă pe suprafața membranelor excitabile datorită proprietăților electrice pasive ale membranei, propagarea facîndu-se ca în mișcarea amortizată (amplitudinea scade exponențial cu distanța de la locul de origine al potențialului). Dacă însă depolarizarea depășește o anumită valoare, denumită “valoare de prag”, atunci se declanșează “potențialul de vârf” sau “spike” al fibrei nervoase care
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
stimulul nu dă un nou potențial de acțiune astfel că frecvența de apariție a maximelor este limitată, fiind mai mică de 1000/s. 7) Potențialul de acțiune este ireversibil 8) Potențialul de acțiune produce noi maxime în regiunile adiacente ale membranei. Datorită perioadei de relaxare, acest efect se propagă în ambele direcții, din punctul stimulului, ca o undă de șoc. Pentru potențialul de acțiune nu există o atenuare a undei când acesta se deplasează de-a lungul membranei. 9) Propagarea potențialului
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
regiunile adiacente ale membranei. Datorită perioadei de relaxare, acest efect se propagă în ambele direcții, din punctul stimulului, ca o undă de șoc. Pentru potențialul de acțiune nu există o atenuare a undei când acesta se deplasează de-a lungul membranei. 9) Propagarea potențialului de acțiune este regenerativă; în scurt timp după ce membrana transmite un PA, aceasta se reface și devine aptă pentru o nouă transmisie. Această caracteristică permite deplasarea PA la distanțe mari, în felul acesta apărând influxul nervos. 10
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
în ambele direcții, din punctul stimulului, ca o undă de șoc. Pentru potențialul de acțiune nu există o atenuare a undei când acesta se deplasează de-a lungul membranei. 9) Propagarea potențialului de acțiune este regenerativă; în scurt timp după ce membrana transmite un PA, aceasta se reface și devine aptă pentru o nouă transmisie. Această caracteristică permite deplasarea PA la distanțe mari, în felul acesta apărând influxul nervos. 10) Constituie unitatea de bază a transmiterii informației pe fibra nervoasă. II.3
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
la distanțe mari, în felul acesta apărând influxul nervos. 10) Constituie unitatea de bază a transmiterii informației pe fibra nervoasă. II.3.3.2 Explicarea apariției potențialului de acțiune Potențialul de acțiune rezultă din modificarea tranzitorie a bilanțului ionic în membrană. Cînd stimulul depășește o anumită valoare, (50-55mV), permeabilitatea pentru Na+, care este scăzută în starea de repaos, crește brusc. Această creștere puternică a permeabilității pentru Na+ este însoțită de o creștere ușoară a permeabilității pentru K+. Ca urmare apare un
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
în starea de repaos, crește brusc. Această creștere puternică a permeabilității pentru Na+ este însoțită de o creștere ușoară a permeabilității pentru K+. Ca urmare apare un flux de Na+ spre interior și un flux de K+ spre exterior. Potențialul membranei devine pozitiv în interior, apoi crește exploziv, potențialul de acțiune devenind maxim, după care permeabilitatea pentru Na+ scade din nou. In același timp, circulația K+ tinde să restabilească potențialul inițial. Faza finală este faza de transport activ prin (Na+,K
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
ci devine pozitivă. Intervenția unui alt proces, guvernat de un feedback negativ (în faza a doua crește permeabilitatea pentru K+ și scade față de ionii de Na+) face ca valoarea potențialului să scadă spre valoarea de repaos. In timpul acestui proces, membrana este refractară la noi stimuli. Curentul de Na+ inițial, produce o dislocație de sarcină în regiunile adiacente, cauzând o creștere a permeabilității pentru Na+ astfel că procesul se extinde în părți adiacente membranei și potențialul de acțiune se propagă ca
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
valoarea de repaos. In timpul acestui proces, membrana este refractară la noi stimuli. Curentul de Na+ inițial, produce o dislocație de sarcină în regiunile adiacente, cauzând o creștere a permeabilității pentru Na+ astfel că procesul se extinde în părți adiacente membranei și potențialul de acțiune se propagă ca o undă mai departe de punctul în care a acționat stimulul. Această variație a potențialului transmembranar se propagă nedecremental cu viteze mari pînă la distanțe mari de locul stimulului. Natura procesului regenerativ prin
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
se propagă ca o undă mai departe de punctul în care a acționat stimulul. Această variație a potențialului transmembranar se propagă nedecremental cu viteze mari pînă la distanțe mari de locul stimulului. Natura procesului regenerativ prin care o depolarizare a membranei este amplificată, a fost explicată de Hodgkin și Huxley care au arătat cum se modifică conductanța membranei în timpul excitației și, implicit, cum se modifică deci curenții ionici. Ei au elaborat un sistem de ecuații diferențiale din rezolvarea cărora au găsit
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
potențialului transmembranar se propagă nedecremental cu viteze mari pînă la distanțe mari de locul stimulului. Natura procesului regenerativ prin care o depolarizare a membranei este amplificată, a fost explicată de Hodgkin și Huxley care au arătat cum se modifică conductanța membranei în timpul excitației și, implicit, cum se modifică deci curenții ionici. Ei au elaborat un sistem de ecuații diferențiale din rezolvarea cărora au găsit dependența teoretică a potențialului de acțiune și a conductanțelor în timp. Hodgkin și Huxley au arătat că
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
24) In aceste formule m(t), h(t), n(t) sunt niște parametri adimensionali ce au valori cuprinse între 0 și 1 iar și sunt valorile maxime ale conductanțelor. Cu valorile conductanțelor date mai sus, în cazul schemei echivalente a membranei, dacă gK și gNa sunt variabile, funcție de valoarea instantanee a potențialului de acțiune, pentru potențialul electric al membranei se obține: (II.25) care corespunde tocmai permeabilităților din Fig II.17 Acest model a fost verificat experimental cu miocroelectrozi, măsurându-se
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
între 0 și 1 iar și sunt valorile maxime ale conductanțelor. Cu valorile conductanțelor date mai sus, în cazul schemei echivalente a membranei, dacă gK și gNa sunt variabile, funcție de valoarea instantanee a potențialului de acțiune, pentru potențialul electric al membranei se obține: (II.25) care corespunde tocmai permeabilităților din Fig II.17 Acest model a fost verificat experimental cu miocroelectrozi, măsurându-se fluxurile de ioni cu ajutorul izotopilor de Na și K. Rezultatele experimentale au fost în bună concordanță cu teoria
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
sau nemielinizată). Din Fig.II.16 se observă că, în cazul PA se produce o inversare de polaritate, exteriorul devenind negativ față de interior. Datorită acestor schimbări de polaritate, între zona activă și zonele învecinate apar curenți electrici locali care depolarizează membrana în zonele adiacente, acționînd ca stimuli de declanșare a excitației în alte zone. Propagarea PA se face cu viteze de ordinul a l-100 m/s. In fibrele nemielinizate imfluxul nervos se propagă în mod recurent, adică din aproape în
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
adiacente, acționînd ca stimuli de declanșare a excitației în alte zone. Propagarea PA se face cu viteze de ordinul a l-100 m/s. In fibrele nemielinizate imfluxul nervos se propagă în mod recurent, adică din aproape în aproape Depolarizarea membranei generează curenți ionici longitudinali, care se propagă din aproape în aproape cu viteze relativ mici. Viteza de propagare a influxului nervos în fibrele nemielinizate este, de exemplu, la pisică de circa 0,72,3 m/s. Acești curenți se numesc
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
pisică de circa 0,72,3 m/s. Acești curenți se numesc curenți Hermann. Mielina izolează axonul de lichidul extracelular, contactul fiind numai în nodurile Ranvier, unde teaca se îngustează. Mielina acționează ca izolator electric, deci curenții nu pot traversa membrana. Curenții nu mai traversează toată membrana, ci “sar” de la un nod Ranvier la altul, închizându-se prin axoplasmă și lichidul extracelular. Acești curenți se numesc curenți Stampfli (Fig.II.19) și se deplasează cu viteze de până la 100m/ s. Dovada
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
m/s. Acești curenți se numesc curenți Hermann. Mielina izolează axonul de lichidul extracelular, contactul fiind numai în nodurile Ranvier, unde teaca se îngustează. Mielina acționează ca izolator electric, deci curenții nu pot traversa membrana. Curenții nu mai traversează toată membrana, ci “sar” de la un nod Ranvier la altul, închizându-se prin axoplasmă și lichidul extracelular. Acești curenți se numesc curenți Stampfli (Fig.II.19) și se deplasează cu viteze de până la 100m/ s. Dovada acestei propagări o constituie faptul că
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]