Презентация на тему "Биопотенциалы"

Содержание

• 
  Слайд 1

  ОМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯКАФЕДРА ХИМИИ

  Лекция «Биопотенциалы» Лектор: доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой химии Степанова Ирина Петровна

• 
  Слайд 2

  Биопотенциалы

  В клетках, тканях и органах животных и растений между отдельными их участками возникает определённая разность потенциалов. Так называемые биопотенциалы связаны с процессами обмена веществ в организме. Электрическая активность наиболее развита у рыб.

• 
  Слайд 3
  

  Рыбы используют разряды: чтобы освещать свой путь; для защиты, нападения и оглушения жертвы; передают сигналы друг другу и обнаруживают заблаговременно препятствия. Биопотенциалы

• 
  Слайд 4
  

  Электрический угорь Электрический сом Электрический скат «Живые электростанции»

• 
  Слайд 5
  

  Каждый орган состоит из множества «колодцев», вертикальных по отношению к поверхности тела и сгруппированных подобно пчелиным сотам. В каждом колодце, заполненном студенистым веществом, помещается столбик из 350-400 лежащих друг на друге дисков. Диски выполняют роль электродов в электрической батарее. Вся система приводится в действие особой электрической долей мозга. Электрические скаты

• 
  Слайд 6
  

  Напряжения тока, вырабатываемого угрем, достаточно, чтобы убить в воде рыбу или лягушку.Он может произвести удар мощностью больше чем в 500 вольт! Угорь создает особенно сильное напряжение тока, когда изогнется дугой так, что жертва находится между его хвостом и головой: получается замкнутое электрическое кольцо. Электрический угорь

• 
  Слайд 7
  

  Африканский речной сом Тело африканского речного сома обернуто, как шубой, студенистым слоем, в котором образуется электрический ток. На долю электрических органов приходится около четверти веса всего сома. Напряжение разрядов его достигает 360 В, оно опасно даже для человека и, конечно, гибельно для рыб.

• 
  Слайд 8

  Биохимия электричества

  Заряд на мембране клетки существует тогда, когда есть разность между концентрациями ионов Na+/K+, определяемая перемещением этих ионов. Когда клетка работает, она теряет свой заряд.

• 
  Слайд 9

  Мембранный потенциал

  Непроницаемая мембрана Na+ Cl- Na+ Cl- V Напряжение равно нулю.

• 
  Слайд 10
  

  Проницаемая мембрана Na+ Na+ Cl- Cl- Мембрана проницаема для обоих ионов. V Напряжение равно нулю.

• 
  Слайд 11
  

  Полупроницаемая мембрана Na+ Cl- Na+ Cl- Мембрана проницаема только для Na+ V Диффузия Силы Кулона

• 
  Слайд 12
  

  Na+ Cl- Na+ Cl- V Диффузия Слилы Кулона Электростатические силы Кулона меньше силы диффузии. Электростатические силы Кулона равны силе диффузии. Динамическое равновесие:

• 
  Слайд 13
  

  + + - - + + - - + + - - + + - - Градиент концентрации  phase β phase + + - - + + - - + + - - + + - -  phase β phase

• 
  Слайд 14
  

  Мембранный потенциал + + - - Aza+ - + + - -  phase β phase Bzb+ - - + + - Membrane Bzb+ Aza+

• 
  Слайд 15

  Формирование мембранного потенциалав чашке Петри

  15 KCl K+ Cl- Градиент концентрации Градиентзаряда равновесие

• 
  Слайд 16

  Расчет заряда на мембране

  Равновесный потенциал для какого-либо иона Х по обе стороны мембраны, проницаемой для данного иона, рассчитывают по уравнению Нернста. Где z– валентность иона, [Х]о и [Х]i – концентрации ионов по разные стороны мембраны. Ек = -85 мв при К+ соотношении 1\30

• 
  Слайд 17
  

   phase β phase V Мембранный потенциал

• 
  Слайд 18

  Фосфолипидная мицелла – синтетический прообраз клетки

  18 К+ А- _ + К+

• 
  Слайд 19
  

  Строение клетки

• 
  Слайд 20

  Типы возбудимых клеток

  20 Нейроны Мышечные клетки Секреторные клетки Рецепторные клетки

• 
  Слайд 21

  Мембрана живой клетки

  21 К+ Na+ Са++

• 
  Слайд 22

  Особенности строения нейрона

  22

• 
  Слайд 23
  

  ядро клетки вытянутый отросток (аксон) миелиновая оболочка мышечное волокно

• 
  Слайд 24
  

  Строение нейрона

• 
  Слайд 25

  Видынейронов

  25 А — веретенообразный (кишечнополостные); Б — псевдоуниполярный (сенсорныйнейронпозвоночных); В — мультиполярный (позвоночные); Г — типичныйнейронцентральнойнервнойсистемы беспозвоночных Срез нервного волокна

• 
  Слайд 26

  Проницаемость обеспечена ионными каналами мембраны

  26 1-1000 каналов на квадратный микрометр мембраны Центральная водная пора Устья канала: селективный фильтр Ворота: проницаемость может меняться! Мембранный потенциал

• 
  Слайд 27

  Нобелевская премия 1991 года в области физиологии и медицины

  Эрвин Нейер и Берт Сакманн «за открытия в области работы одиночных ионных каналов»

• 
  Слайд 28
  

  Ионные каналы в клеточных мембранах Roderick Mac KinnonНобелевская премия по химии, 2003 Ионный канал для K (бактерияStreptomyces lividans)

• 
  Слайд 29

  Эквивалентная схема клеточной мембраны

  А В

• 
  Слайд 30

  Мембрана живой клетки полупроницаема

  30 -61 К+ Na+ = 0,023 рК Са++ рСа++ = 0 Cl-

• 
  Слайд 31

  Белковая структураканала:4 домена из 6 сегментов каждый

  31 Структура Cl- канала S4-воротный механизм, S5и S6 – пора, между 3 и 4 доменом – «шар на цепи»

• 
  Слайд 32
  
• 
  Слайд 33
  

  - Clˉ - K

• 
  Слайд 34
  
• 
  Слайд 35
  
• 
  Слайд 36

  Равновесные потенциалы(Е) Движущая сила (V- Е)

  36 K+ -95 K-каналы Na+ +67 Na-каналы Ca++ +123 Ca-каналы Cl- -89 - 47 Cl-каналы

• 
  Слайд 37
  

  Молекулярные механизмы активации и инактивацииу большинства каналов общие

  37

• 
  Слайд 38
  
• 
  Слайд 39

  Создание градиента концентрации:1. Na-K АТФ-аза2. ионные обменники

  39 Транспорт 3 Na/2Kза счет энергии 1 АТФ (расход до 1/2 энергии нейрона) а.Симпорт б.Антипорт

• 
  Слайд 40

  Транспорт ионов через клеточные мембраны

• 
  Слайд 41

  Канал имеет воротный механизм

  41 1- покой 2-деполяризация 3рефрактерность Динамика открытия ворот 1 2 3 За один ПДвходит в клетку1012 ионов Na+ (рост внутриклеточной концентрации 0,7%)

• 
  Слайд 42
  

  К+ Na+ мембрана Захват активными центрами ионов калия и натрия Поворот белковой молекулы на 1800 за счёт энергии АТФ

• 
  Слайд 43
  

  К+ Na+ мембрана Выброс захваченных ионов, причём калий попадает внутрь клетки, а натрий выбрасывается наружу

• 
  Слайд 44
  

  мембрана Молекула вновь поворачивается на 1800 и готова к захвату новых ионов Na+ К+

• 
  Слайд 45

  Мембранный потенциал

  45 Изменения мембранного потенциала покоя: 1. Деполяризация - уменьшение 2. Гиперполяризация- увеличение 3. Реполяризация - возвращение к исходному уровню 0 МПП Время -30 -60 -90 Деполяризация Реполяризация Гиперполяризация 1 2

• 
  Слайд 46
  

  46 Внутриклеточная микроэлектродная регистрация Величина МПП в возбудимых клетках – от -60 до -90мВ А Б 0 -30 -60 Введение электрода Мембранный потенциал покоя Время А Б

• 
  Слайд 47

  Потенциал действия

  47 Фаза деполяризации Фаза реполяризации Раздражающий импульс

• 
  Слайд 48

  Фазы потенциала действия

  48 1- порог (около 50 мв, ток Na>K) 2- деполяризация 0,5мс (вход Na) 3- овершут (перелет) 4- реполяризация 0,5- 1мс(блок Na, активация К токов) 5-следовая гиперполяризация, до 3 мс (ток К) 3-5 - период рефрактерности (блок Na, активация К токов) Амплитуда ПД нейрона – около 110 мв 1 2 3 4 5

• 
  Слайд 49

  Мембранный потенциал

  Свойства потенциала действия Вызывается сверхпороговым раздражением Амплитуда не зависит от силы раздражения Распространяется по всей мембране не затухая Связан с увеличением ионной проницаемости мембраны (открытием ионных каналов) Не суммируется

• 
  Слайд 50

  Временной ход ионных токов во время потенциала действия

  50 Na+ K+

• 
  Слайд 51
  

  БЛАГОДАРЮ ЗА ВАШЕ ВНИМАНИЕ!