Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Механизм генерации потенциала действия кардиомиоцита ⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 9
Потенциал действия мышечной клетки сердца отличается от потенциала действия нервного волокна и клетки скелетной мышцы прежде всего длительностью возбуждения - деполяризации (рис).
Рис.. Потенциал действия кардиомиоцита Если длительность ПД аксона составляет 1 мс, клетки скелетной мышцы 2 - 3 мс, то длительность потенциала действия клетки сократительного миокрада желудочка и сердца составляет 250 - 300 мс. Это позволяет осуществить синхронное возбуждение и сокращение структур сердца для обеспечения выброса крови. Такие особенности ПД кардиомиоцита обеспечиваются распределением ионов внутри и снаружи клетки (рис.).
Рис.. Распределение концентрации ионов внутри и снаружи кардиомиоцита позвоночных (ммоль/л). Показаны К+- Na+- и Са2+- насосы, поддерживающие концентрации ионов на указанных уровнях; горизонтальными стрелками указаны направления пассивных потоков ионов при открытом состоянии соответствующих каналов, вертикальными - направление активного переноса ионов Распределение ионов К+ и Na+ в кардиомиоцитах близко к распределению этих ионов в скелетной мышце. Однако в кардиомиоците при формировании ПД и в процессе сокращения существенную роль играют и ионы Са2+. Их концентрация снаружи клетки составляет около 2 ммоль/л, но внутри клетки концентрация свободных ионов Са2+ очень мала: 10-4 ммоль/л. При сокращении концентрация свободных ионов Са2+ внутри клетки может возрастать до 10-8 ммоль/л, но в фазе реполяризации избыток этих ионов удаляется из клетки. Ионные насосы миокардиальных клеток. Сохранение ионного балланса в кардиомиоцитах обеспечивают К+- Na+- и Са2+-насосы, активно перекачивающие ионы Na+ и Са2+ наружу, а ионы К+ - внутрь клетки. Работу этих насосов обеспечивают ферменты К+- Na+- АТФаза и Са2+-АТФаза, находящиеся в сарколемме миокардиальных клеток. Плотность молекул К+- Na+-нacoca в мембране, оцениваемая по специфическому связыванию [3Н] - оуабаина, составляет около 1000 на 1 мкм2, то есть 1011 насосов на см2. Число циклов насоса оценивается ≈ 20 в секунду. Тогда на 1 см2 за одну секунду происходят 2 • 1012 циклов насосов. Так как за каждый цикл насос переносит 3 иона Na+, то всего переносится 6 • 1012 ионов за 1 с на 1 см2. Разделив этот результат на число Авогадро (6,02 • 1023 моль-1), получаем 10 • 10 12 моль/см2 • с, то есть по расчету через 1 см2 за 1 с насос перекачивает 10 пмоль ионов Na.
В покое проницаемость мембраны для ионов Na+ и Са2+ весьма мала: PNa/ Рк = 0,05; отношение РСа/ Рк также мало, мала и концентрация ионов Са2+ вне клетки. Поэтому потенциал покоя, как и в нервных волокнах, определяется в основном разностью концентраций ионов К+ по обе стороны клеточной мембраны. Потенциал действия клетки миокарда имеет три характерные фазы: деполяризация (I), плато (II) и реполяризация (III). I фаза — деполяризация, как и в аксоне, определяется резким ростом проницаемости мембраны для ионов натрия: Рк :PNa = 1: 20 в момент превышения φм порогового значения при возбуждении. Порог активации натриевых каналов примерно -60 мВ, а время жизни 1 - 2 мс и может доходить до 6 мс. II фаза - плато - характерна медленным спадом φм от пикового значения (= + 30 мВ) до нуля. В этой фазе одновременно работают два типа каналов - медленные кальциевые каналы и калиевые каналы. Кальциевые каналы имеют порог активации около -30 мВ, а время их жизни примерно 200 мс. В результате открывания кальциевых каналов возникает деполяризующий медленный входящий в клетку кальциевый ток: ICa=gCa(φM – φCa), где gCa - проводимость мембраны для ионов Са2+. Этот ток обеспечивается пассивным переносом в соответствии с градиентом электрохимического потенциала для ионов Са2+ (рис.). Равновесный кальциевый потенциал по уравнению Нернста: Одновременно с ростом кальциевого тока растет проводимость для ионов калия gK, что приводит к возникновению вытекающего калиевого тока, ре поляризующего мембрану. Во II фазе gca уменьшается, a gK увеличивается (см. рис. 4.9), происходит постепенное выравнивание текущих навстречу друг другу токов, а потенциал мембраны φм понижается почти до нуля. Для II фазы характерно, что суммарный ток мембраны I стремится к 0.
Рис.. Изменение проводимостей для ионов Na+, Ca2+, К+ при возбуждении каридомиоцита III фаза — реполяризация - характеризуется закрытием кальциевых каналов, ростом величины gK и усилением выходящего тока К+. Для кальциевого канала, так же как и для натриевого, предполагается существование активирующих и инактивирующих частиц, состояние которых описывается некоторыми параметрами d и f соответственно. Тогда проводимость канала gCa в уравнении:
gCa= gCa∙d∙f, где gCa — максимальная проводимость открытого кальциевого канала. Процессы возбуждения кардиомиоцита изучаются с помощью ряда специальных методов.Один из них - это метод блокаторов (антагонистов) ионов кальция. Были найдены специфические блокаторы кальциевого тока в миоците: препараты Д-600, верапамил, катионы металлов La3+, Mn2+ и некоторые другие. Эти вещества прекращают доступ кальция внутрь клетки и тем самым изменяют величину, и форму потенциала действия. Интересно отметить, что кальциевые каналы не блокируются тетродотоксином (блокатором ионов Na+), что дает основание допускать существование в кардиомиоцитах отдельных кальциевых каналов. Второй метод - люминесцентный анализ. Он позволяет регистрировать в эксперименте перенос ионов кальция с помощью, белка экворина, получаемого из светящихся медуз. Особенность этого белка заключается в том, что, обладая высоким сродством к ионам Са2+, он люминесцирует в их присутствии. Экворин S вводится в препарат сердечной мышцы, и с помощью специальной оптической аппаратуры регистрируется изменение интенсивности свечения во времени. Полученные результаты пoзволяют описать процессы переноса ионов кальция при генерации потенциала действия в мышце сердца. Распределение ионов кальция по сердечной мышце в норме и патологии изучается с помощью метода радионуклидной диагностики. Для этого используют радиоактивный изотоп кальция – Ca2+, β - излучение которого регистрируется сканерами. БИОФИЗИКА КЛЕТОК И ОРГАНОВ
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-07; просмотров: 450; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.141.24.134 (0.008 с.) |