ΓΕΝΙΚΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ. Γιώργος Ανωγειανάκις Εργαστήριο Πειραματικής Φυσιολογίας (προσωπικό) (γραμματεία)

Transcript

1 ΓΕΝΙΚΗ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ Γιώργος Ανωγειανάκις Εργαστήριο Πειραματικής Φυσιολογίας (προσωπικό) (γραμματεία)

2 Αρχές της ηλεκτρικής διακυτταρικής επικοινωνίας Ή πως το νευρικό μας σύστημα χρησιμοποιεί τις ηλεκτρικές ιδιότητες των κυττάρων του για να λειτουργήσει

3 Στόχοι: 1.Βασικές αρχές της νευροφυσιολογίας 2.Τι είναι το δυναμικό της κυτταρικής μεμβράνης 3.Πως λειτουργούν οι ιοντικοί δίαυλοι 4.Πως δημιουργείται το δυναμικό δράσης 5.Πως λειτουργούν οι συνάψεις

4 Η γενική δομή του Νευρικού Συστήματος

5 Αρχές της ηλεκτρικής διακυτταρικής επικοινωνίας Σύνοψη των βασικών στοιχείων της κυτταρικής νευροφυσιολογίας

6 Οι νευρώνες είναι οι βασικές δομικές μονάδες του Νευρικού συστήματος

7 Τα κύρια (;) «διεγέρσιμα κύτταρα» του οργανισμού είναι οι νευρώνες και τα μυϊκά κύτταρα καθώς: «Απαντούν» σε ερεθίσματα με «δυναμικά δράσης» Με τους νευράξονες τα δυναμικά δράσης μπορούν και μεταδίδονται σε μεγάλες αποστάσεις Τα δυναμικά δράσης οφείλονται στη λειτουργία ιοντικών διαύλων

8 Information flow is left to right Η πληροφορία που καταφθάνει ως «χημικό σήμα» σε ένα νευρώνα μετατρέπεται σε ηλεκτρικό σήμα και ως τέτοιο «ταξιδεύει» πάνω στο νευράξονα μέχρι τις απολήξεις του

9 Τα χημικά σήματα φτάνουν στους δενδρίτες Η ηλεκτρική διέγερση που προκαλούν φτάνει στον εκφυτικό κώνο του νευράξονα Εάν η ηλεκτρική διέγερση που φτάνει στον εκφυτικό κώνο του νευράξονα είναι αρκετά ισχυρή ώστε να ξεπεράσει τη βαλβίδα διέγερσης του νευράξονα τότε δημιουργείται ένα δυναμικό δράσης στον νευράξονα

10 Στον εκφυτικό κώνο υπάρχουν πολλοί «ηλεκτροευαίσθητοι δίαυλοι» Οι ηλεκτροευαίσθητοι, αυτοί, δίαυλοι διανοίγονται ώστε να δημιουργηθεί το δυναμικό δράσης Κατά τη διάδοσή του το δυναμικό δράσης ακολουθεί το νευράξονα από τον εκφυτικό κώνο προς τις τελικές του απολήξεις

11 Στις νευρικές απολήξεις το ηλεκτρικό «δυναμικό δράσης» μετατρέπεται σε χημικό σήμα (έκλυση νευροδιαβιβαστή) Ο νευροδιαβιβαστής διαχέεται στη «συναπτική σχισμή», φτάνει στη «μετασυναπτική μεμβράνη» και επιδρά επάνω στους «υποδοχείς» που βρίσκονται εκεί

12 Αρχές της ηλεκτρικής διακυτταρικής επικοινωνίας Η μοριακή βάση της ερεθιστότητας των νευρώνων

13 Ηλεκτρικές ιδιότητες της κυτταρικής μεμβράνης: 1.Δυναμικό της κυτταρικής μεμβράνης 2.Δυναμικό δράσης 3.Πως προκύπτει το δυναμικό δράσης από τη λειτουργία των ιοντικών διαύλων

14 Βασικές αρχές: 1.Ισορροπία «σταθερή κατάσταση» 2.Διάχυση Ώσμωση 3.Δυναμικό Nernst 4.Ηλεκτρογενής αντλία Καλίου - Νατρίου 5.Δυναμικό της κυτταρικής μεμβράνης εξίσωση Goldman-Hodgkin-Katz (GHK) 6.Δυναμικό δράσης 7.Πως προκύπτει το δυναμικό δράσης από τη λειτουργία των ιοντικών διαύλων

15 εξίσωση Goldman-Hodgkin-Katz (GHK) Vm = (RT/F)log e (X) Χ = (P K [K] o +P Na [Na] o +P Cl [Cl] ) / i (P K [K] i +P Na [Na] i +P Cl [Cl] o ) Ή Vm = (g K V K +g Na V Na +g Cl V Cl ) / (g K +g Na +g Cl )

16

17 Τα δυναμικά δράσης χαρακτηρίζονται από ορισμένεςσημαντικέςιδιότητες: 1. Ταχεία μεταβολή του δυναμικού της κυτταρικής μεμβράνης 2. Οφείλονται στη λειτουργία των ιοντικών διαύλων και όχι των αντλιών 3. Ακολουθούν το νόμο «όλον ή ουδέν» δηλ. εφόσον ξεκινήσουν αποτελούν μία μή αντιστρεπτή διαδικασία ηλεκτρικών αλλαγών στην κυτταρική μεμβράνη που εκφράζεται ως μία στερεότυπη εναλλαγή εκπόλωσης επαναπόλωσης.

18 Τα δυναμικά δράσης χαρακτηρίζονται από ορισμένεςσημαντικέςιδιότητες: 1. Κατά τη διάρκεια του δυναμικού αιχμής είναι αδύνατη η έκλυση δεύτερου δυναμικού δράσης (απόλυτα ανερέθιστη περίοδος). Η απόλυτα ανερέθιστη περίοδος ακολουθείται από την «σχετικά ανερέθιστη περίοδο». 2. Τα δυναμικά δράσης είναι «αυτομεταδιδόμενα κατά μήκος της κυτταρικής μεμβράνης, δηλ. από τη στιγμή που ένα σημείο της μεμβράνης διεγερθεί, τότε το δυναμικό δράσης είναι ικανό να διεγείρει υπερβαλβιδικά τις διπλανές περιοχές της κυτταρικής μεμβράνης και να προκαλέσει νέα δυναμικά δράσης.

19

20

21

22 Σύνοψη των όσων εξετάσαμε για τους ιοντικούς διαύλους: 1. Διαπερνούν την κυτταρική μεμβράνη 2. Στην ηρεμία είναι είτε ανοιχτοί είτε κλειστοί (τυχαία) 3. Παρουσιάζουν εκλεκτικότητα ως προς τα ιόντα που τους διασχίζουν 4. Έχουν λειτουργίες «πύλης»