ЗАНЯТИЕ № 9ТЕМА: Формирование и распространение сигнала в биологических мембранах Цель: Изучить физические принципы формирования трансмембранных потенциалов и влияние характеристик среды на скорость распространения импульса Одна из важнейших функций биологической мембраны - генерация и передача биопотенциалов. Это явление лежит в основе возбудимости клеток, регуляции внутриклеточных процессов, работы нервной системы, регуляции мышечного сокращения, рецепции. В медицине на исследование электрических полей, созданных биопотенциалами органов и тканей, основаны диагностические методы: электрокардиография, электроэнцефалография, электромиография и другие. Практикуется лечебное воздействие на ткани и органы внешними электрическими импульсами при электростимуляции. В процессе жизнедеятельности в клетках и тканях могут возникать разности электрических потенциалов: 1) окислительно-восстановительные потенциалы - вследствие переноса электронов от одних молекул к другим; 2) мембранные - вследствие градиента концентрации ионов и переноса ионов через мембрану. Вопросы для рассмотрения на занятии: 1. Чем определяется потенциал покоя (повторение, эквивалентная схема). 2. Вольтамперные характеристики каналов. Отличия от характеристик переносчиков при постоянном и переменном напряжении. 3. Регистрация токов через мембрану в условиях фиксации потенциала (экспериментальные предпосылки для теории Ходжкина-Хаксли). 4. Блокировка каналов – действие тетродоксина, тетраметиламмония. 5. Регистрация потенциала действия потенциал-зависимых натриевых и калиевых токов. Пороговость действия. 6. Динамика натриевых и калиевых токов. 7. Модель Ходжкина-Хаксли. Воротные механизмы каналов. Три открывающих и один закрывающий потенциал-чувствительных центра для натриевых (по характеру кривой тока во времени); четыре открывающих для калиевых. 8. Современная трактовка воротного механизма – потенциал-чувствительные конформационные перестройки. 9. Обнаружение воротных токов. 10. Распространение импульса – эквивалентная цепь с распределенными элементами. Телеграфное (кабельное уравнение). 11. Решение телеграфного уравнения для стационарных условий: падение напряжения в зависимости от толщины (радиуса) нервного волокна, сопротивления мембраны. Влияние миэлинизации на скорость распространения импульса. 12. Особенности потенциалов в кардиомиоцитах. Влияние кальциевых токов. 13. Инициация сигналов: хемичувствительные каналы (н-холинорецептор), возникновение автоколебаний – осциллятор Теорелла. 14. Контрольная работа: Трансмембранный транспорт.
Самостоятельная работа Рассчитайте амплитуду потенциала действия, если концентрация калия и натрия внутри клетки возбудимой ткани соответственно: 125 ммоль/л, 1,5 ммоль/л, а снаружи 2,5 ммоль/л и 125 ммоль/л.
Литература · Рубин А.Б. Биофизика. Т 2. – М., 2000, с. 72-204 · Рубин А.Б. Лекции по биофизике. – М., 1998, Лекция 14-16 · Антонов В.Ф. Биофизика. – М., 1999, с. 8-111 · Владимиров Ю.А. Биофизика. – М., 1983, с. 121-136, 147-172 · Волькенштеин М.В. Биофизика. – М., 1988, с. 341-354, 359-386
ЗАНЯТИЕ № 10 ТЕМА: Распространение импульса Цель: Рассмотреть физические принципы формирования трансмембранных потенциалов в кардиомиоцитах Вопросы для рассмотрения на занятии: 1. Распространение импульса – эквивалентная цепь с распределенными элементами. Телеграфное (кабельное уравнение) 2. Решение телеграфного уравнения для стационарных условий: падение напряжения в зависимости от толщины (радиуса) нервного волокна, сопротивления мембраны. Влияние миэлинизации на скорость распространения импульса. 3. Особенности потенциалов в кардиомиоцитах. Влияние кальциевых токов. 4. Инициация сигналов: хемичувствительные каналы (н-холинорецептор), возникновение автоколебаний – осциллятор Теорелла 5. Контрольная работа Литература · Рубин А.Б. Биофизика. Т 2. – М., 2000, с. 72-204 · Рубин А.Б. Лекции по биофизике. – М., 1998, Лекция 14-16 · Антонов В.Ф. Биофизика. – М., 1999, с. 8-111 · Владимиров Ю.А. Биофизика. – М., 1983, с. 121-136, 147-172 · Волькенштеин М.В. Биофизика. – М., 1988, с. 341-354, 359-386
|
