biofyzika zkouška 2

Sodíková pumpa

- transmembránový protein, který transportuje (změna jeho konformace) ionty sodíku a draslíku přes buněčnou membránu, a to proti koncentračnímu gradientu (spotřebovává ATP).

- ionty Na+ jsou čerpány z buňky ven a ionty K+ dovnitř (režim 1:1, 3:2).

- membrána klidové buňky je dobře propustná pro K+, které vlivem koncentračního gradientu difundují z intracelulárního prostoru do extracelulárního. Vzniká rozdíl potenciálů, který působí proti difuzi.

Velikost klidového membránového potenciálu je přibližně určena Nernstovou rovnicí:

Buněčná membrána je v klidovém stavu omezeně propustná i pro Na+ a Cl- ionty – reálná hodnota klidového potenciálu se liší od hodnoty vypočtené pro K+ ionty. Vliv dalších iontů vyjadřuje Goldmanova rovnice:

PK, PNa, PCl – koeficienty permeability membrány. Přibližně platí: PK, PNa, PCl = 1 : 0,04 : 0,45

Donnanova rovnováha

- difuzibilní ionty (K+, Cl-) a nedifuzibilní bílkovinné anionty: na straně membrány, kde je nedifuzibilní bílkovina bude nižší koncentrace Cl- iontů a vyšší koncentrace K+ iontů (zachování elektrické neutrality)

[K+]e / [K+]i = [Cl-]i / [Cl-]e => [K+]e * [Cl-]e = [K+]i * [Cl-]i

Součin koncentrací aniontů a kationtů na jedné straně membrány se rovná součinu koncentrací aniontů a kationtů na druhé straně membrány.

35. Akční potenciál – princip vzniku, význam. Šíření akčního potenciálu. Synapse (chemické, elektrické) a princip přenosu vzruchu.

Akční potenciál

Zatímco klidový membránový potenciál vykazují všechny živé buňky, vzrušivé buňky (nervové, svalové) mají schopnost reagovat na podnět změnami propustnosti membrány pro ionty, což má za následek významné změny potenciálu – akční potenciál:

- je základním prvkem přenosu informací v nervovém systému

- tvoří první článek při spuštění svalové kontrakce

- je časově omezený (po proběhnutí se vrátí hodnota potenciálu na úroveň klidového potenciálu)

- vzniká jen s nepatrnými energetickými nároky

V místě vzruchu se selektivně zvyšuje permeabilita buněčné membrány pro Na+ ionty a následně pro K+ ionty. Hodnota akčního potenciálu je podle Nernstovy rovnice +20 až +50 mV:

ENa = RT/F * ln [Na+]e/[Na+]i

Šíření akčního potenciálu

- změna rozložení náboje uvnitř a na povrchu membrány: vznik lokálních elektrických proudů

- tyto proudy mají dráždivý účinek na sousední element membrány

- po dosažení prahové hodnoty se celý proces opakuje

Myelinizovaná nervová vlákna

- odlišné šíření akčního potenciálu

- vlákna obalena myelinovou pochvou, která je přerušovaná po 1-3 nm (tzv. Ranvierovy zářezy)

- místní proudy neprocházejí přes myelinový obal, vzruch se šíří skokem (saltatorní šíření)

- vzruch se šíří až 10x rychleji

Synapse – zprostředkovávají přenos signálů mezi nervovými a jinými buňkami (např. svalovými).