MedUniver Физиология человека
  Домой Медицинский фото атлас Психология отношений Медицинские видео ролики Медицинская библиотека Консультация врача  
Физиология человека:
Физиология
Физиология клетки
Эндокринная система
Пищеварительная система
Физиология клеток крови
Обмен веществ. Питание
Выделение.Функции почек
Репродуктивная функция
Сенсорные системы
Физиология иммунной системы
Система кровообращения
Дыхательная система
Видео по физиологии
Книги по физиологии
Рекомендуем:
Книги по медицине
Видео по медицине
Фотографии по медицине
Консультации врачей
Форум
 

Последовательность потенциала действия. Роль анионов и ионов кальция в развитии потенциала действия

На рисунке в обобщенной форме показаны последовательные события, возникающие во время и вскоре после потенциала действия. В нижней части рисунка показаны изменения проводимости мембраны для ионов натрия и калия.

В покое до начала потенциала действия проводимость мембраны для ионов калия в 50-100 раз выше, чем для ионов натрия. Это связано со значительно более высокой проницаемостью каналов утечки для ионов калия по сравнению с ионами натрия. Однако при возникновении потенциала действия натриевые каналы мгновенно активируются, и проводимость мембраны для ионов натрия возрастает до 5000 раз. Затем в течение долей миллисекунды процесс инактивации закрывает натриевые каналы. Начало развития потенциала действия также влияет на электроуправляемые калиевые каналы, при этом их более медленное открытие начинается через долю миллисекунды после открытия натриевых каналов. В конце потенциала действия возврат мембранного потенциала к отрицательному уровню заставляет калиевые каналы опять вернуться к своему исходному закрытому состоянию, но лишь после задержки длительностью в миллисекунду или более.

В средней части рисунка показано соотношение проводимости для ионов натрия и калия в каждый момент потенциала действия; выше представлен сам потенциал действия. Во время его начальной части соотношение натрий-калиевой проводимости повышается более чем в 1000 раз. Следовательно, внутрь волокна входят гораздо больше ионов натрия, чем ионов калия выходит наружу. Именно поэтому в начале генерации потенциала действия мембранный потенциал становится положительным.

Затем натриевые каналы начинают закрываться, а калиевые каналы открываются, и отношение проводимости смещается в пользу высокой калиевой проводимости и низкой натриевой проводимости. Это обеспечивает очень быстрый выход ионов калия наружу при фактически нулевом токе ионов натрия внутрь. В результате потенциал действия быстро возвращается к исходному уровню.

потенциал действия

Роль анионов и ионов кальция в развитии потенциала действия

До сих пор мы рассматривали значение лишь ионов натрия и калия в генерации потенциала действия. Следует обсудить, по крайней мере, два других типа ионов: отрицательно заряженные анионы и ионы кальция.

Непроникающие через мембрану отрицательно заряженные ионы (анионы) внутри аксона. Внутри аксона много отрицательно заряженных ионов, которые не могут проходить через мембранные каналы: анионы белковых молекул и многих органических фосфатных, а также сульфатных соединений и др. Поскольку эти ионы не могут покинуть аксон, любой недостаток положительных ионов внутри клетки приводит к избытку непроникающих через мембрану отрицательных ионов. Следовательно, анионы ответственны за отрицательный заряд внутри волокна при наличии общего дефицита положительно заряженных ионов калия и других положительных ионов.

Ионы кальция. Мембраны почти всех клеток организма имеют кальциевый насос, подобный натриевому насосу, а в некоторых клетках ионы кальция совместно с ионами натрия (или вместо них) участвуют в развитии потенциала действия. Кальциевый насос, как и натриевый, перекачивает ионы кальция изнутри клеточной мембраны наружу (или внутрь эндоплазматического ретикулума клетки), создавая градиент концентрации ионов кальция, равным примерно 10000 раз. При этом внутри клетки концентрация кальция составляет около 10-7 М по сравнению с внешней концентрацией, равной примерно 10-3 М.

Кроме того, имеются электроуправляемые кальциевые каналы. Эти каналы несколько проницаемы как для ионов натрия, так и для ионов кальция. Когда они открыты, оба иона поступают внутрь волокна, поэтому эти каналы также называют Ca2+/Na+ -каналами. Кальциевые каналы активируются медленно, на их активацию требуется примерно в 10-20 раз больше времени, чем для натриевых каналов. В связи с этим их называют медленными каналами (в противоположность натриевым каналам, называемым быстрыми каналами).

Множество кальциевых каналов представлено в сердечной и гладких мышцах. По существу, в некоторых типах гладких мышц быстрых натриевых каналов почти нет, поэтому потенциалы действия связаны практически полностью с активацией медленных кальциевых каналов.

Повышенная проницаемость натриевых каналов при недостатке ионов кальция. Концентрация ионов кальция во внеклеточной жидкости также оказывает существенное влияние на уровень потенциала, при котором происходит активация натриевых каналов. В условиях недостатка ионов кальция натриевые каналы активируются при очень небольшом повышении мембранного потенциала от нормы (сильно отрицательного уровня). Следовательно, нервное волокно становится высоковозбудимым, временами спонтанно разряжаясь повторными импульсами без раздражения. В действительности, лишь при падении концентрации ионов кальция на 50% ниже нормы в некоторых периферических нервах появляются спонтанные разряды, часто приводящие к мышечной тетании. Иногда это приводит к летальному исходу из-за тетанического сокращения дыхательных мышц.

Влияние ионов кальция на натриевые каналы, возможно, объясняется тем, что эти ионы связываются с внешней частью белковой молекулы натриевого канала. Положительные заряды ионов кальция могут менять электрическое состояние канального белка, в результате уменьшается уровень потенциала, необходимый для открытия ворот для натрия.

- Читать далее "Возникновение и распространение потенциала действия в клетке"


Оглавление темы "Потенциал действия. Мышечное сокращение":
1. Калиевый канал. Активация и управление калиевым каналом
2. Последовательность потенциала действия. Роль анионов и ионов кальция в развитии потенциала действия
3. Возникновение и распространение потенциала действия в клетке
4. Восстановление концентрации натрия и калия клетки после потенциала действия
5. Самовозбуждение. Механизмы самовозбуждения клеток
6. Потенциал действия и его распространение в нервных клетках
7. Возбуждение клетки. Возникновение потенциала действия в клетке
8. Рефрактерный период и повышение порога возбудимости. Оценка потенциала действия
9. Строение мышечной ткани. Мышечное волокно в физиологии
10. Мышечное сокращение. Характеристика и механизм мышечного сокращения
Загрузка...

   
MedUniver.com
ICQ:493-344-927
E-mail: reklama@meduniver.com
   

Пользователи интересуются:

Будем рады вашим вопросам и отзывам:

Полная версия сайта