Živčevje 1 - Akcijski potencial in prevajanje Flashcards
Zakaj je lignjev akson tako pomemben v fiziologiji?
Lignji imajo gigantska živčna vlakna kar pomeni da lahko delaš poskuse tudi brez fine tehnologije
Premer ima 800 mikrometrov, sesalčji ima premer 2 mikrometra
Kakšne spremembe lahko izzove tokovna injekcija v živec?
Če gre tok navzdol (se napetost poveča oz. injiciramo anione) –> HIPERPOLARIZACIJA
Če gre tok navzgor (se napetost zmanjša oz. injiciramo katione) –> DEPOLARIZACIJA
Če so dražljaji dovolj močni da presežejo prag nastane AKCIJSKI POTENCIAL - celica se oglasi z burnim odgovorom in se nato hitro umiri
Ko presežemo prag, velikost amplitude ne spremeni velikosti odgovora temveč poveča gostoto proženja
Kaj je graduirano/stopnjevano kodiranje in kaj je frekvenčno kodiranje?
Graduirano/stopnjevano kodiranje = sprememba velikosti odziva glede na dražljaj
Frekvenčno kodiranje = sprememba gostote odzivov glede na dražljaj
Napetostno občutljiv Na+ kanalček
Selektivno prepusten za Na+ ione
Je napetostno občutljiv torej vsebuje napetostni senzor (nabite AK) - če doseže dovoljšno napetost se ta veriga AK zvije in odprejo se m vrata
Kanalček se zapira z h vrati
Kanali so tetrameri, transmembranski
Akcijski potencial - katere faze ga sestavljajo, kako nastane? Kakšna je amplituda in čas tega dogodka? Kaj bi se zgodilo, če nebi imeli K+ kanalov?
Faze:
- Mirovno stanje - Na+ in K+ napetostno občutljivi kanali so zaprti, K+ pora pa je odprta, vzpostavljen je MMP
- Depolarizacija - odpre se en Na+ kanal, ki depolarizira membrano in odpre vse Na+ kanale v neposredni okolici
- Vzpenjajoča faza - AP doseže +40mV - notranjost membrane je bolj pozitivna od zunanjosti
- Padajoča faza - Na+ kanali se deaktivirajo (zaprejo se aktivacijska vrata), odprejo se K+ kanali - K+ tok iz celice naredi njeno notranjost elektronegativno
- Hiperpolarizacija - Oboja vrata Na+ kanalčkov so zaprta, K+ kanalčki so še odprti - ko se večina K+ kanalčkov zapre se odprejo inaktivacijska vrata Na+ kanalčkov in membrana se vrne v mirovno stanje
Na+ gre V CELICO. K+ gre IZ CELICE. Na neki točki Na+ začne teči navzven. Temu se reče reverzni potencial (ki je ravnotežni potencial za Na+ ione)
En akcijski potencial traja 1-2ms in ima amplitudo cca 100mV. MMP je -65 mV
Če nebi imeli K+ kanalov, bi Na+ ioni s časom difundirali na drugo stran in bi se celica samodejno repolarizirala, ampak to je prepočasi zato imamo K+ tok
Poskus Hodgkina in Huxleya
Ojačevalnik je ukazal, da napetost skoči od -65mV na -9mV --> ta tok odpre Na+ kanale --> depolarizacija --> tok Na+ noter --> tok K+ ven Kapacitivni tok (Ic) steče zelo hitro in nabije membrano - že spet Na+ v celico, nato K+ iz celice
Lastnosti ionskih kanalov
- transmembranski proteini, ki delujejo kot upori
- tok skozi odprte kanale je linearno odvisen od napetosti (večja napetost = večji tok)
- selektivno prepustni - posledica hidratacijskega ovoja
- več diskretnih stanj, prehodi med njimi v nanosekundah
- inaktiviran kanalček =/= zaprt kanalček - če je zaprt, ga lahko odpremo, če je inaktiviran, ga moramo prej aktivirati in šele potem lahko govorimo o zapiranju in odpiranju
- napetostno občutljivi - kanal sedi v membrani, preko katere je vzpostavljena ogromna potencialna razlika - napetostni senzor v kanalu zazna spremembo polja
Hodgkinov cikel
- kanali so pozitivna povratna zanka, ki je vpeta v negativno povratno zanko, ki jo tvorijo K+ kanali
Pozitivna povratna zanka
- začetna depolarizacija –> odprtje napetostno občutljivih Na+ kanalov –> povečan tok Na+ –> nadaljnja depolarizacija membrane –> odprtje napetostno občutljivih Na+ kanalov
- naredi sistem dinamičen, aktiven
Negativna povratna zanka
- inaktivacija Na+ kanalov in aktivacija K+ kanalov prepreč oz. ustavi neskončno depolarizacijo in odpiranje Na+ kanalov
- naredi sistem obvladljiv
Aktivno širjenje oz propagacija - kaj je posledica inaktivacije kanalov, kaj je refraktarnost in kaj omogoča?
- na aksonu odprtje enega Na+ kanala omogoča odprtje naslednjega - sprememba se širi vzdolž aksona od some proti terminalu
- če se kanal inaktivira se ne bo odzval na napetosnto spremembo - inaktivacija Na+ kanalov zagotavlja enosmerno širjenje - če damo dva dražljaja preveč blizu (časovno) se na drugega akson ne bo odzval (krivulja okrevanja)
- trajanje okrevanja določa gostoto in smer prevajanja po vlaknu - REFRAKTARNOST
Posledice refraktarnosti:
- preprečevanje širjenja AP nazaj v smer nastanka
- omejitev najvišje frekcence AP (400-500 impulzov/s pri vretenčarjih) - max frekvenca določa količino informacij, ki se lahko prenesejo po vlaknu
Refraktarna perioda
- AP –> nevzdražnost –> refraktarna perioda (čas v katerem lahko izzovemo AP, ampak je ta manjši)
- AP je refraktarni periodi manjši, ker se niso aktivirali vsi Na+ kanali in ker so K+ kanali še odprti
- Absolutna refraktarnost - posledica inaktivacije Na+ kanalov
- relativna refraktarnost - posledica zakasnjenega reagiranja K+ kanalov na napetostne spremembe
Mielin
- široka vlakna z membrano, ki slabo prevaja so hitrejša, ozka vlakna z dobro prepustno membrano so počasnejša
- vretenčarji imamo slednja, ampak mielinske ovojnice pomagajo pri hitrosti prenašanja signala
- mielinska ovojnica je iz lipidov, deluje kot električni izolator
- mielinska celica se ovije okoli aksona, vmes nastane prazen prostor - Ranvierov zažetek (2mikrometra)
- Na+ kanalčki so le na področju Ranvierovega zažetka
- segment nevrona z ovojnico je lahko dolg tudi do 2mm - tam je prevajanje pasivno, hitrost je višja, ker je pasivno širjenje hitro
- AP se obnavljajo na vsakem zažetku - saltatorično/skakovito prevajanje
- mielin tudi zniža energijsko ceno signaliziranja
