Odlomak

  1. Uvod

 

 

Bilo bi teško preuveličati fiziološki značaj bioelektričnih signala (membranskih potencijala). Ovi signali:

  • utiču na transport široke lepeze hranljivih supstanci u i iz ćelije,
  • su ključna pokretačka sila za kretanje soli i vode kako kroz ćelijsku membranu tako i    kroz odeljke tijelesnih tečnosti
  • suštinski element u signalnim procesima koji su povezani sa koordinisanim kretanjem  ćelija i organizma i
  • konačno oni su baza svih kognitivnih procesa.

 

Bioelektrični signali su posledica jonskih procesa koje uzrokuje elektrohemijska aktivnost posebne grupe ćelija koje imaju svojstvo ekscitabilnosti. Mehanizmi koji upravljaju aktivnošću

ovih ćelija su slični bez obzira da li su to neuroni, mišići ili srce.

Bioelektrični potencijali su rezultat elektrohemijske aktivnosti koja se ostvaruje kroz membranu

ćelije. Bioelektrične signale generišu ekscitabilne ćelije kao što su nervne, mišićne i žlezane

ćelije.

Tipične vrste bioelektričnih signala su:

 

  • elektrokardiogram (ECG, EKG)
  • elektroencefalogram (EEG)
  • elektromiogram (EMG)
  • elektroretinogram (ERG)

 

Svi električni procesi u živom organizmu potiču od promjena električnog potencijala koji postoji na membranama gotovo svih ćelija. To je membranski potencijal.

 

Aktivan transport jona stvara razliku u njihovoj koncentraciji što izaziva difuziju jona od mjesta veće ka mjestu manje koncentracije i do stvaranja difuzionog potencijala čija se vrijednost može odrediti na osnovu Nernstove jednačine:

 

V1-V2 = 61 log Cu/Cs (mV)

 

Definiše se kao razlika između unutrašnjeg i spoljašnjeg potencijala. Važi za temperaturu čovječijeg tijela (t= 38°C), a izražava se u milivoltima (mV).

 

Vrijednost membranskog potencijala se od -85mV promijeni na +45mV. Taj proces se naziva depolarizacija membrane. Sa prestankom podražaja membrana se vraća u prvobitno stanje, tj. potencijal joj opet postaje -85mV i to se naziva repolarizacija membrane. Promjena potencijala membrane u toku vremena, naziva se akcioni potencijal. Svi potencijali koji nastaju u živom                                      organizmu, nazivaju se biopotencijali, a struje koje oni izazivaju biostruje.

 

 

  1. Membranski potencijal i membranski transport

Membranski potencijal postoji na ćelijskoj membrani gotovo svih ćelija. Nastaje usljed različite koncenracije jona sa obe strane ćelijske membrane, kao i različite propustljivosti ove membrane za jone. Membranski potencijal je bitan za nastanak i prenošenje nervnih impulsa, kao i za membranski transport. Glavni joni značajni za membranske potencijale su Na+, K+ i Cl. Membrana ekscitabilnih ćelija je permeabilna za ulazak K+ i Cl , ali ne i za Na+.

Natrijum je glavni jon ekstracelularne sredine, dok ga intracelularno ima samo u niskoj koncentraciji. Razlika u koncentraciji jona između ekstracelularnog i intracelularnog odeljka stvara razliku potencijala kroz membranu koja je esencijalna za preživljavanje i funkciju. Joni teže stanju ravnoteže, tj. izjednačavanju koncentracije u i van ćelije shodno koncentracionom i električnom gradijentu. U uslovima mirovanja postoji potencijalna razlika na membrani sa viškom negativnog naelektrisanja na unutrašnjoj a pozitivnog na spoljašnjoj površini membrane. Znači ćelijska membrana je polarisana i to stanje polarisanosti nazivamo mirovni membranski potencijal. Označava se predznakom (−) jer je unutrašnja površina membrane negativno naelektrisana. U mirovanju, membrana većine ćelija uključujući neurone je najveća za K+, zbog aktivnosti nekoliko posebnih populacija K+ kanala čija je zajednička karakteristika da su aktivni u uslovima mirovanja. Relativan doprinos ovih kanala membranskom potencijalu zavisi od vrste ćelije. Sve dok je hemijska sila (hemijski gradijent) usmerena put napolje veća od suprotno orijentisane električne sile, postojaće neto-difuzija K+ iz ćelije. Međutim, kako sve više K+ izlazi iz ćelije rezidualno negativno naelektrisanje unutar ćelije, i.e., privlačeća električna sila koja skreće K+ u ćeliju, gradualno se povećava do nivoa koji je tačno balansira hemijsku silu dovodeći do stanja “ekvilibrijuma”.

 

2.1.  Izračunavanje membranskog potencijala

 

Pretpostavimo da je ćelijska membrana propustljiva samo za jone kalijuma. Zbog velikog koncentracionog gradijenta oni će se kretati iz unutrašnjosti ćelije prema spolja. Joni kalijuma nose sa sobom pozitvno naelektrisanje stvarajući stanje elektropozitivnosti u spoljašnjoj sredini, a elektronegativnosti unutar ćelije. Kako pozitivni potencijal spolja raste, sada on odbija nove kalijimove jone (koji su pozitivno naelektrisani) da difunduju kroz membranu, iako postoji koncentracioni gradijent. Ovaj potencijal potreban da zaustavi dalju difuziju iznosi za kalijumove jone oko 94 mV (kod normalno debelog nervnog vlakna) sa negativošću unutar ćelijske membrane.

Pretpostavimo sada da je ćelijska membrana propustljiva samo za jone natrujuma. Pošto je njihova koncentracija spolja veća oni teže da difunduju u unutrašnjost ćelije, noseći sa sobom pozitivno naelektrisanje. Difuzija natrijuma stvara elektropozitivnost unutar ćelije, elektrinegativnost spolja. Kako joni natrijuma sve više didfunduju javlja se membranski potencijal koji odbija nove natrijumove jone od dalje difuzije, iako postoji koncentracioni gradijent. Taj potencijal za jone natrijuma iznosi oko 61 mV, sa pozitivnošću unutar ćelijske membrane. Ovaj potencijal, potreban da se zaustavi difuzija (za natrijm i kalijum) se zove Nerstov potencijal.

No votes yet.
Please wait…

Prijavi se

Detalji dokumenta

Više u Fizika

Više u Seminarski radovi

Više u Skripte

Komentari