1. Потенциал покоя нейрона. Распределение нейронов внутри и снаружи мембраны. Калий-натриевый насос.

Нейрон в состоянии покоя изнутри заряжен «-» по отношению к своей внешней поверхности, а снаружи «+», т.е. обладает ПП. ПП - устойчивый мембранный потенциал невозбужденного нейрона (-70мВ). Для измерения ПП используют стеклянный микроэлектрод. ПП зависит от:

• Входящих и выходящих токов Na и К.

• Деятельности Na-K- насоса.

• Наличие ионных каналов

Для возникновения ПП необходимо наличие в мембране постоянно открытых ионных каналов. Ключевое значение для появления ПП имеют постоянно открытые К-каналы. Подъем ПП происходит за счет Na-каналов, их существенно меньше.

ПП также зависит от свойств мембраны нейронов и ионного баланса нервной ткани:

• К больше внутри

• Na и Cl больше снаружи

• Са больше снаружи

Роль К с формировании ПП- создание базовой, несколько завышенной разности потенциалов между цитоплазмой нейрона и внешней средой.

Роль Na- подгонка ПП каждого конкретного нейрона к генетически заданному уровню возбудимости.

Создание такого ионного баланса осуществляется особыми белками- насосами, одним из которых является Na-K- насос. Это крупный белок, встроенный в мембрану, имеющий на внутренней поверхности места связывания для Na и АТФ, а на наружной для – K. На 1 стадии цикла Na-K- насос захватывае из цитоплазмы 3 иона Nа и молекулу АТФ--- используя энергию распада АТФ молекула насоса меняет конфигурацию, т.е. ионы Na оказываются снаружи клетки---насос захватывает 2 иона К и возвращается к исходной конфигурации, т.к. ионы К переходят в цитоплазму. Ф-я ПП- стабильное обеспечение работоспособного состояния нервной клетки. Обладая ПП, нейрон способен из состояния ожидания переходить в рабочий режим, т.е. генерировать ПД.

Ток утечки- чисто физический термин, происходит утечка «-» заряда. Входящий ток Na, снижающий ПП по абсолютному значению делает нейрон более возбудимым. Чем больше у нейрона ток утечки Na, тем легче у него вызвать ПД.

Электрогенный эффект- обменивая в каждом цикле 3 иона Na на 2 К, насос уменьшает общее количество + заряженных ионов в цитоплазме, и его активность снижает уровень ПП (увелич по абсолютному показателю)

2. Типы йонных каналов. Натриевые каналы, их работа. Генерация и распространение потенциала действия. Рефрактерный период.

2 типа ионных каналов:

• Постоянно открытые- участвуют в поддержании ПП

• Закрытые- открываются при определенных условиях. Они делятся на:

• Электрочувствительные (потенциалзависимые)- они имеют створку, которая открывается при изменении мембранного потенциала. У них имеется воротный механизм, створка затягивается в канал «-» зарядом. Такие каналы участвуют в генерации ПД.

• Лигандзависимые( хемочувствительные) - есть активный центр и ионный канал. Как только лиганд воздействует на белок, меняется конфигурация (откр или закр). Обеспечивают генерацию ПСП.

• Механозависимые – рецепторы мышечных веретен.

Na- канал- потенциалзависимый тип ионных каналов. В норме они закрыты. У Na канала не одна, а 2 створки: более быстрая открывает канал ( активирующая, А створка), более медленная закрывает канал (инактивирующая И створка). И створка прикреплена к внутренне стороне канала. На уровне ПП А створка закрыта, И створка открыта. При подаче стимула створки приходят в движение. А створка открывается и ионы Na быстро начинают проникать в нейрон, натриевый ток растет. Скоро И створка достигает своего верхнего положения и закрывает канал. И-створки ограничивают время открытия канала, количество входящих в нейрон ионов Na и амплитуду ПД. Привести створки канала в исходное положение можно, понизив мембранный потенциал до уровня ПП, что и является задачей К-каналов.

ПД- быстрый, резкий скачок мембранного потенциала. В форме ПД осуществляется ответ нервной клетки на значимые стимулы. ПД включает в себя 2 фазы: 1) восходящая- деполяризация, вход в клетку Na; 2) нисходящая- реполяризация, выход К. В основе этих процессов – открытие и закрытие Na и К- каналов. Именно разная скорость открытия Na и К- каналов позволяют возникнуть сначала восходящей, а затем нисходящей фазе ПД.

Овершут- вершина ПД- момент равенства токов Na и К.

Если ПД возник хотя бы в 1 точке мембране нейрона- он распространяется по всей мембране, т.к. деполяризация в точке появления ПД играет роль запускающего стимула по отношению к соседним точкам. Миелиновая оболочка- хороший изолятор, в связи с этим связанные с ПД электрические токи могут течь только через перехваты Ранвье; электрочувствительные каналы также расположены только на перехватах. В результате по миелинизированному аксону ПД передается скачками с перехвата на перехват.

При достижении порога запуска ПД происходит генерация импульса, после заряд нейрона отбрасывается к минимуму, затем вновь начинается деполяризация, запуск ПД и т.д. Чем больше постоянно открытых Na-каналов, тем чаще следует ПД.

Наличие абсолютной рефрактерности- состояние, когда клетка не может генерировать ПД, не позволяет отдельным ПД накладываться друг на друга. В след за абсолютной наступает относительная рефрактерность- лишь часть Na-каналов вернулась в состояние готовности, еще не закрыты все потенциал-зависимые К-каналы. В таких условиях запуск ПД возможен, но только под действием более мощного стимула.

Условие генерации ПД: если сумма всех ВПСП и ТПСП больше или равна критической деполяризации.

Критическая деполяризация:- разница между ПП и порогом ПД

Порог- уровень мембранного потенциала, при котором открываются потенциалзависимые Na-каналы.

Деполяризация- процесс уменьшения разности потенциалов на мембране

Гиперполяризация - процесс увеличения разности потенциалов