Cell Diversity(هومئوستاز )
هومئوستاز : ابقا ء پایا یا بدون تغییر محیط داخلی .
کلودو برنارد ، فیزلوژیست فرانسوی ، در یکصد سال پیش مشاهده کرد که melieu interior یا محیط داخلی بدن علی رغم تغییر شرایط محیط
3
A phospholipid
HYDROPHILIC HEAD
HYDROPHOBIC TAILS
3D model of a Phospholipid
Summary
Molecule Mode of Transportation
O2 Diffusion
CO2 Diffusion
H2O Osmosis
Glucose (C6H12O2) Facilitated Diffusion
Ions Special Transport
Large Solids (starch, etc) Phagocytosis
Large Liquids (oils) Pinocytosis
Hormones Receptor-Mediated
Diffusion
Move from HIGH to LOW concentration
“passive transport”
no energy needed
diffusion
osmosis
movement of water
نیروهای موثر برحرکت یونها…؟
نیروهایی را که در عرض غشا سلولی روی هر یون عمل می کنند را می توان به روش ریاضی تجزیه و تحلیل کرد.
پتانسیلی که در ان حرکت یونها از عرض غشاء برابرشود( دقیقا از انتشار خالص یک یون خاص از غشا جلوگیری کند )، پتانسیل تعادلی (E )ان یون نامیده می شود که از تساوی نرنست بدست می اید:
EMF = ± 61 log Ci/ Co
در موقع استفاده از این فرمول بایددر نظر گرفت:
1-پتانسیل در خارج غشا صفر است.
2-پتانسیل محاسبه شده پتانسیل داخل غشا است.
3-علامت پتانسیل برای یونهای مثبت (-) و برای یونهای منفی (+) در نظر گرفته می شود.
عوامل موثر در پیدایش پتانسیل استراحتی غشاء
1- خصوصیات غشاء پلاسمایی:
نیمه تراوایی( اختلاف الکتروشیمیایی)
2- مکرومولکولهایی که نمی توانند از سلول خارج و بار منفی دارند
3- پمپ سدیم- پتاسیم و فعالیت الکترو ژنیک آن
4- کانالهای نشتی ( سدیم – پتاسیم )
قانون خنثایی الکتریکی…؟
تعادل دونان:
Donnan Equitation =
[ K+I ][ Cl-I ] = [ K+o ][ Cl-o ]
Forces That Move Ions
Concentration (C)
diffusion, random movement
Electrostatic (E)
ions = charged particles
یونهای مختلف سعی می کنند در جهت اختلاف الکتروشیمیایی خود حرکت کنندکه در این حالت پتانسیل الکتریکی( پتانسیل انتشاری)در طرفین غشاء ایجاد خواهد شد. این پتانسیل الکتریکی قابل اندازه گیری خواهد بود.
Equilibrium Potential
R = gas constant
F = Faraday constant
T = temperature (K)
Z = valence (charge) of ion ~
Equilibrium Potential
Equilibrium Potential
Membrane Potential: Goldman Equation
P = permeability
at rest: PK: PNa: PCl = 1.0 : 0.04 : 0.45
Net potential movement for all ions
بدیهی است که مقدار پتانسیل غشاء در هر لحظه معین به توزیع یونهای سدیم؛ پتاسیم و کلر و نفوذپذیری غشاء به هر یک از این یونها بستگی دارد . ومقدار ان 86- میلی ولت است.
Stimulus
Depolarization
Repolarization
Hyperpolarization
Change in Ion Permeability
Na+
channel
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
Membrane potential (mV)
+20
0
-20
-40
-60
-80
Time (ms)
ATP
Pi
ADP
ATPase
intracellular
K+
channel
Na+-K+
exchange pump
نقش سایر یونها در پیدایش پتانسیل عمل…؟
الف- انیونها
ب- یون کلسیم
ج- کانالهای کلسیمی دریچه دار وابسته به ولتاژ کانالهای اهسته کلسیمی – سدیمی نیز نامیده می شوند.
زمان فعال شدن کانال فوق 10 تا 20 برابر کانال سریع سدیمی است.
در عضله صاف و قلبی فراوان هستند.
یون کلر…؟
چرا یون کلر در تولید پتانسیل عمل نقش کمی دارد؟
1- بطور پاسیو عمل می کند.
2- پمپی برای ان وجود ندارد.
3- کانال نشتی ان در جریان پتانسیل عمل تغییر زیادی نمی کند.
انتشار پتانسیل عمل
هنگامیکه پتانسیل عمل تولید می شود، میدان الکتریکی داخلی تولید شده به قدر کافی قوی است تا غشا سلولهای همسایه را تحریک کند.
پتانسیل عمل در یک جهت منتشر می شود و نمی تواند برگردد زیرا حد آستانه غشایی که اخیراً تحریک شده است. آنقدر بالا است که نمی تواند مجدداً تحریک شود.
چگونگی انتشار پتانسیل عمل…؟
وقتی یک نقطه از فیبر عصبی را با یک محرک مناسب تحریک کنیم
در منطقه تحریک شده یک جریان موضعی یونی بوجود می اید که می تواند نقطه بعد از خود را تحریک کرده و کانالهای سدیمی وابسته به ولتاژ را بگشاید.
اطلاعات در دامنه سیگنال یا شکل آنها نیست بلکه در فاصله زمانی بین اسپایکها(interspike interval) است.
Action Potential
– – – – – – – – – – – – – – – – – – + + + + + + + – – – – – – – – – – – –
+ + + + + + + + + + + + + + + + + – – – – – – – + + + + + + + + + + + +
Na+
K+
Outside
Inside
3 Na+
2 K+
Na+, K+- ATPase Pump
Resting Membrane Potential
Combination of the following results in the Resting Membrane Potential:
Potassium diffusion
Sodium diffusion
Na+, K+ – ATPase
اختلاف غلظت یونها (Na+, K+ clˉˉ ,) در داخل و خارج سلولها، پتانسیلی را ایجاد می کند که در حالت تعادل پتانسیل استراحت نامیده می شود.
Copyright © Allyn & Bacon 2004
Membrane Potentials
1.
Resting Potential
(just described)
threshold
آستانه تحریک و قانون همه یا هیچ
حداقل دپلاریزایسون مورد نیاز برای ایجاد پتانسیل عمل ، آستانه تحریک خوانده می شود.
هر زمان آستانه تحریک ایجاد شود پتانسیل عمل ایجاد شده قانون همه یا هیچ می باشد.
انواع پتانسیلهای عمل…؟
عامل اطمینان چیست…؟
نسبت AP به ST را عامل اطمینان می گویند.
هر گاه تحریک پذیری انقدر کم شود که نسبت قدرت پتانسیل عمل به استانه تحریک از واحد کمتر شود ایمپالس عصبی نمی تواند از ناحیه بیحس شده عبور کند.
نقش کانالهای سدیمی دریچه دار وابسته به ولتاژ در پیدایش AP
نقش کانالهای پتاسیمی دریچه دار وابسته به ولتاژ در پیدایش AP
Absolute & relative refractory period
30
Absolute Refractory Period
Figure 11.15
تحریک ناپذیری مطلق و نسبی
بعد ازیک پتانسیل عمل، فاصله زمانی وجود دارد که آستانه تحریک بی نهایت شده و سلول به هیچ تحریکی پاسخ نمی دهد که به آن تحریک ناپذیری مطلق (absolute refractory period) می گویند. این زمان برای یک سلول عصبی یک میلی ثانیه است. غیر فعال شدن کانالهای سدیمی یا کلسیمی.
زمانی هم طول می کشد تا حد آستانه از بی نهایت به مقدار نرمال خود برسد. این زمان تحریک ناپذیری نسبی (relative refractory period) نامیده می شود. 1- فعال شدن بعضی از کانالهای سدیمی
2- باز شدن کانالهای پتاسیمی
گره ها رانویه
با گسترش غلاف
در طول آکسون،
در میان سلول های شوان مجاور،
بریدگی هایی در غلاف میلین
دیده می شود
که در این نقاط ، آکسون فاقد
عایق بندی است.
این بریدگی ها به گره های رانویه
موسوم هستند.
هدایت جهشی
پتانسیل عمل در
جریان پیمودن
تار عصبی میلین دار از
گرهی به گره بعدی
جهش می کند،
که این فرآیند را
هدایت جهشی
می نامند.
مزایای نورونهای میلین دار…؟
1- افزایش سرعت هدایت
2- کاهش مصرف انرژی
3- افزایش تواتر تحریک
مفهوم تاخیر سیناپسی چیست…؟
Types of Synapses
Electrical
Chemical
Found in: escape reflex neurons (e.g. goldfish)
Epithelial cells (gut)
Cardiac muscle cells (heart)
Found in: Almost all mammalian neurons
Figure 5.1a, Bear, 2001
Figure 5.10, Bear, 2001
مهار تحریک پذیری
Membrane Stabilizing Factors تثبیت کننده ها و بیحس کننده های موضعی
عواملی هستند که تحریک پذیری غشا را کاهش می دهند.
Excitatory Postsynaptic Potentials (EPSPs)
ناشی از De غشا پس سیناپسی بالافاصله در زیر تکمه سیناپسی فعال است و چون ضعیف است نمی تواند تمام غشا را دی پولاریزه کند ، بلکه فقط یک EPSP تولید می کند.
علت EPSP…؟
باز شدن کانالهای سدیمی
Inhibitory Postsynaptic Potentials (IPSPs)
علت (IPSPs) …؟
تحریک ممکن است موجب عبور یونهایی از غشا نورون پس سیناپسی شود که بجای یک جواب De یک جواب زودگذر Hyper ایجاد کند.
الف- افزایش ورود یون کلر
ب- افزایش خروج پتاسیم
EPSP Summation
Spatial
Summation
Temporal
Summation
همگرایی و واگرایی نورونی…؟
In put – out put
In put – out put
Postsynaptic location
000/2 000/10
E & I
Some properties of synapse
Chemical synapse
ترمینالهای پیش سیناپسی
ATP
تعداد ترمینالهای پیش سیناپسی …؟
1- Excitatory
2-Inhubitory
سرنوشت ماده میانجی
چند نوع ماده میانجی وجود دارد؟
Inhibition
Summation…?
جمع پذیری و اهمیت ان…؟
انواع جمع پذیری…؟
Spatial. Summation-1 ( جمع پذیری فضایی )
انواع جمع پذیری…؟
Temporal Summation-2 (جمع پذیری زمانی )