6. Опыты по изучению ионных токов через мембрану. Основные выводы.

7. Опыты с фиксацией напряжения на мембране. Основные выводы.

8. Распространение нервного импульса вдоль возбудимого волокна.

Потенциал действия, возникнув в одном участке аксона, вследствие диффузии ионов из этого участка вдоль волокна снижает потенциал покоя в соседнем участке и вызывает здесь тоже развитие потенциала действия. Благодаря этому механизму потенциал действия, возникнув в одном месте, проходит весь аксон и достигает воспринимающей клетки.

В таком качестве потенциал действия называется нервным импульсом.

В аксоплазме, и в окружающем растворе возникают локальные токи: между участками поверхности мембраны с большим потенциалом (положительно заряженным) и участками с меньшим потенциалом (отрицательно заряженным).

Локальные токи образуются как внутри аксона, так и на наружной его поверхности. Они приводят к повышению потенциала внутренней поверхности невозбужденного участка мембраны и к понижению наружного потенциала невозбужденного участка мембраны, оказавшегося возле возбужденной зоны. В зоне, близкой к возбужденному участку мембранный потенциал повышается выше порогового значения, открываются натриевые каналы и дальнейшее повышение мембранного потенциала происходит за счет потока ионов натрия через мембрану. Происходит деполяризация мембраны, развивается потенциал действия и возбуждение передается дальше на другие участки мембраны.

Возбуждение распространяется в одну сторону, где мембрана находится в состоянии покоя, в другую сторону распространяться не может, так как зоны где прошло возбуждение некоторое время остаются рефрактерными.

В миелинизированном нервном волокне натриевые и калиевые ионные каналы расположены в немиелинизированных участках перехватов Равнье, где мембрана аксона контактирует с межклеточной жидкостью.

Вследствие этого нервный импульс перемещается «скачками». Ионы натрия, поступающие внутрь аксона при открытии каналов в одном перехвате, диффундируют вдоль аксона до следующего перехвата.

Диффузия происходит быстро, так между перехватом Ранвье, находящимся в максимуме потенциала действия и соседним перехватом находящимся в состоянии покоя возникает разность потенциалов. Благодаря такому строению миелинизированного волокна скорость проведения импульса в нем равна 30-50 м/сек, это в 5-6 раз больше, чем в немиелинизированных волокнах, где ионные канлы расположены равномерно по всей длине волокна и потенциал действия расространяется плавно.

Пороговая величина поляризации, вызывающая нервный импульс, зависит от концентрации ионов кальция. Внутриклеточная концентрация кальция равна 0,3 мкммоль/л, при гипокальциемии она снижается, следовательно снижается пороговая величина возбуждения нервов и могут возникнуть судороги.

9. Механизм генерации потенциала действия в нервных клетках. Модель

Ходжкина-Хаксли.

10.Структура ионного канала клеточной мембраны.

11.Свойства ионных каналов клеточных мембран: селективность и

независимость работы.

12.Свойства ионных каналов клеточных мембран: дискретный характер

проводимости и зависимость параметров канала от мембранного

потенциала.

13.Механизм генерации потенциала действия кардиомиоцита. Основные

стадии и процессы.

14.Автоволновые процессы в активных средах (дать определение

активной среде, автоволны).

Активная среда – это вещество, в к-ром создана инверсия населённостей энергетич. уровней квантовой системы

Автоволны – это процесс распространения возбуждения в активно-возбудимой среде

Автоволновыми процессами называют процессы распространения волн возбуждения в активных средах.

Стимулом к изучению автоволновых процессов явилось открытие в 1959 г. Б.П. Белоусовым автоколебательных процессов при реакции окисления лимонной кислоты броматом с катализатором - ионами церия. Наблюдались периодические переходы церия из трехвалентной в четырехвалентную форму и обратно: Се3+ ↔ Се4+, Процесс сопровождался периодическими изменениями окраски: от розовой к голубой и обратно. Исследования, проведенные A.M. Жаботинским с сотрудниками в 70-е гг., доказали существование автоколебаний и автоволн не только в различных химических системах, но и в биологических процессах, таких, как гликолиз, фотосинтез и др.

В организме волны возбуждения обеспечивают электромеханическое сопряжение и координацию сокращений мышечных структур, синхронизацию отдельных частей и систем органов, работу двигательного аппарата, осуществляют многие жизненно важные функции.

Нарушение распространения автоволн может приводить к нарушениям функционирования различных органов и систем организма. Такие нарушения могут возникнуть в проводящей и мышечной системах сердца, в нейронных сетях головного мозга, в гладкомышечных структурах сосудов, в сетчатке глаза и других системах. Показано, что нарушение распространения автоволн в сердце может вызывать различные виды аритмий, а образование источников спиральных и концентрических автоволн - фибрилляцию желудочков.

В настоящее время изучению автоволн посвящено большое число экспериментальных работ, а также разработан математический аппарат, описывающий распространение автоволн в самых разных по своей природе активных средах. Автоволновые процессы являются одним из характерных проявлений самоорганизации систем.