Патологічна фізіологія / Оториноларингологія / Організація системи охорони здоров'я / Онкологія / Неврологія і нейрохірургія / Спадкові, генні хвороби / Шкірні та венеричні хвороби / Історія медицини / Інфекційні захворювання / Імунологія та алергологія / Гематологія / Валеологія / Інтенсивна терапія, анестезіологія та реанімація , перша допомога / Гігієна і санепідконтроль / Кардіологія / Ветеринарія / Вірусологія / Внутрішні хвороби / Акушерство і гінекологія
ГоловнаМедицинаНеврологія і нейрохірургія
« Попередня Наступна »
Азімов Айзек. Людський мозок. Від аксона до нейрона, 2003 - перейти до змісту підручника

ПОЛЯРИЗАЦІЯ І деполяризації

У тих випадках, коли має місце поділ зарядів і позитивні заряди розташовані в одному місці, а негативні в іншому, фізики говорять про поляризацію заряду. Фізики вживають термін за аналогією з різнойменними магнітними силами, які скупчуються на протилежних кінцях, або полюсах (назву дано тому, що вільно рухається намагнічена смужка вказує своїми кінцями в сторони географічних полюсів) смугового магніту. В обговорюваному випадку ми маємо концентрацію позитивних зарядів на одній стороні мембрани і концентрацію негативних зарядів на іншій стороні мембрани, тобто ми можемо говорити про поляризованої мембрані.

Однак у кожному випадку, коли має місце поділ зарядів, негайно виникає і електричний потенціал. Потенціал є мірою сили, яка прагне зблизити розділені заряди і ліквідувати поляризацію. Електричний потенціал тому називають також електрорушійної силою, яка скорочено позначається ЕРС.

Електричний потенціал називається потенціалом саме тому, що він насправді не приводить в рух заряди, так як існує протидіюча сила, що утримує протилежні електричні заряди від зближення. Ця сила буде існувати до тих пір, поки витрачається енергія па її підтримку (що і відбувається в клітинах). Таким чином, сила, яка прагне зблизити заряди, володіє лише можливістю, або потенцією, зробити це, і таке зближення відбувається тільки в тому випадку, коли енергія, що витрачається на розділення зарядів, слабшає. Електричний потенціал вимірюють в одиницях, названих вольтами, в честь Вольта, людини, що створила першу в світі електричну батарею.

Фізики зуміли виміряти електричний потенціал, який існує між двома сторонами клітинної мембрани. Він виявився рівним 0,07 вольт. Можна сказати також, що цей потенціал дорівнює 70 мілівольт, так як мілівольт дорівнює одній тисячній вольта. Звичайно, це дуже маленький потенціал порівняно з 120 вольтами (120 000 мілівольт) напруги в мережі змінного струму або в порівнянні з тисячами вольт напруги в лініях електропередачі. Але це все ж дивовижний потенціал, враховуючи матеріали, які має в своєму розпорядженні клітка для побудови електричних систем.

Будь причина, що перериває діяльність натрієвого насоса, призведе до різкого вирівнювання концентрацій іонів натрію і калію по обидві сторони мембрани. Це, в свою чергу, автоматично призведе до вирівнювання зарядів. Таким чином, мембрана стане деполяризованої. Звичайно, це відбувається при пошкодженні або загибелі клітини. Але існують, правда, три види стимулів, які можуть викликати деполяризацію, не завдаючи клітці ніякої шкоди (якщо, звичайно, ці стимули не дуже сильні). До таких лам відносяться механічні, хімічні та електричні.

Тиск - це приклад механічного стимулу. Тиск на ділянку мембрани призводить до а розширенню і (за поки не назаднім причин) викличе в цьому місці деполяризацию. Висока температура призводить до розширення мембрани, холод скорочує її, і ці механічні зміни теж викликають деполяризацію.

До такого ж результату приводить вплив на мембрану деяких хімічних сполук і вплив на неї слабких електричних струмів. (В останньому випадку причина деполяризації представляється найбільш очевидною. Зрештою, чому електричний феномен поляризації не можна змінити за допомогою прикладеного ззовні електричного потенціалу?)

Відбулася в одному місці мембрани деполяризация служить стимулом для поширення деполяризації по мембрані . Іон натрію, який хлинув в клітку в місці, де сталася деполяризация припинилася дія натрієвого насоса, витісняє назовні іон калію. Іони натрію менше розмірами і більш рухливі, ніж іони калію. Тому в клітку входить більше іонів натрію, ніж виходить з неї іонів калію. У результаті крива деполяризації перетинає нульову позначку і піднімається вище. Клітка знову опиняється поляризованої, але з протилежним знаком. На якийсь момент кльош набуває внутрішній позитивний заряд, завдяки присутності в ній надлишку іонів натрію. На зовнішній стороні мембрани з'являється маленький негативний заряд.

Протилежноспрямованої поляризація може служити електричним стимулом, який паралізує роботу натрієвого насоса в ділянках, що примикають до місця первісного стимулу. Ці примикають ділянки поляризуються, потім відбувається поляризація із зворотним знаком і виникає деполяризація в більш віддалених ділянках. Таким чином, хвиля деполяризації прокочується по всій мембрані. У початковій ділянці поляризація із зворотним знаком не може тривати довго. Іони калію продовжують виходити з клітки, поступово їх потік зрівнюється з потоком вхідних іонів натрію. Позитивний заряд всередині клітини зникає. Це зникнення зворотного потенціалу в якійсь мірі реактивує натрієвий насос в цьому місці мембрани. Іони натрію починають виходити з клітки, і в неї починають проникати іони калію. Дана ділянка мембрани вступає у фазу реполяризації. Так як ці події відбуваються у всіх ділянках деполяризаціїмембрани, то слідом за хвилею деполяризації по мембрані прокочується хвиля реполяризації.

Між моментами деполяризації і повної ре-поляризації мембрани не відповідають на звичайні стимули. Цей період часу називається рефракторним періодом. Він триває дуже короткий час малу частку секунди. Хвиля деполяризації, що пройшла через певну ділянку мембрани, робить цю ділянку несприйнятливим до порушення. Попередній стимул стає в якомусь сенсі одиничним і ізольованим. Як саме найдрібніші зміни зарядів, які беруть участь у деполяризації, реалізують таку відповідь, невідомо, але факт залишається фактом - відповідь мембрани на стимул ізольований і поодинокий. Якщо м'яз стимулювати в одному місці невеликим електричним розрядом, то м'яз скоротиться. Але скоротиться не тільки ту ділянку, до якого було докладено електричне подразнення; скоротиться все м'язове волокно. Хвиля деполяризації проходить по м'язовому волокну зі швидкістю від 0,5 до 3 метрів в секунду, в залежності від довжини волокна, і цієї швидкості достатньо, щоб склалося враження, що м'яз скорочується, як одне ціле.

Цей феномен поляризації-деполяризації-реполяризації притаманний усім клітинам, але в деяких він виражений більше. У процесі еволюції з'явилися клітини, які витягли вигоди з цього явища. Ця спеціалізація може піти в двох напрямках. По-перше, і це відбувається вельми рідко, можуть розвинутися органи, які здатні створювати високі електричні потенціали. При стимуляції деполяризация реалізується ні м'язовим скороченням або іншим фізіологічним відповіддю, а виникненням електричного струму. Це не марна трата енергії. Якщо стимул-це напад ворога, то електричний розряд може поранити або вбити його.

Існує сім видів риб (деякі з них костисті, деякі відносяться до загону хрящових, будучи родичами акул), спеціалізованих саме в цьому напрямку. Самий мальовничий представник - це риба, яку в народі називають «електричним вугром», а в науці дуже символічним ім'ям - Electrophorus electricus. Електричний вугор - мешканець прісних вод, і зустрічається в північній частині Південної Америки - в Оріноко, Амазонці і її притоках. Строго кажучи, ця риба не родичка вуграм, її назвали так за довгий хвіст, який становить чотири п'ятих тіла цієї тварини, довжина якого становить від 6 до 9 футів. Всі звичайні органи цієї риби вміщаються в передній частині тулуба довжиною близько 15 - 16 дюймів.

Більше половини довгого хвоста зайнято послідовністю блоків модифікованих м'язів, які утворюють «електричний орган». Кожна з цих м'язів виробляє потенціал, який не перевищує потенціал звичайної м'язи. Але тисячі і тисячі елементів цієї «батареї» з'єднані таким чином, що їх потенціали складаються. Відпочилий електричний вугор здатний накопичити потенціал порядку 600 - 700 вольт і розряджати його зі швидкістю 300 разів на секунду. При втомі цей показник знижується до 50 разів на секунду, але такий темп вугор може витримати протягом тривалого часу. Електричний удар досить сильний для того, щоб убити дрібне тварина, якими харчується ця риба, або щоб завдати відчутної поразки тварині більш великому, яке помилково раптом вирішить з'їсти електричного вугра.

Електричний орган - це прекрасна зброя. Можливо, до такого електрошоку із задоволенням вдалися б і інші тварини, але ця батарея займає надто багато місця. Уявіть собі, як мало тварин мали б міцні ікла й пазурі, якби вони займали половину маси їх тіла.

Другий тип спеціалізації, що передбачає використання електричних явищ, що протікають па клітинній мембрані, полягає не в посиленні потенціалу, а в збільшенні швидкості поширення хвилі деполяризації. Виникають клітини з видовженими відростками, які представляють собою майже виключно мембранні освіти. Головна функція цих клітин - дуже швидка передача стимулу від однієї частини тіла до іншої. Саме з таких клітин складаються нерви - ті самі нерви, з розгляду яких почалася ця глава.
« Попередня Наступна »
= Перейти до змісту підручника =
Інформація, релевантна " ПОЛЯРИЗАЦІЯ І Деполяризація "
  1. Анатомія і фізіологія матки
    Матка має здатність скорочуватися протягом усього дітородного віку жінки, протягом менструального циклу, під час вагітності, пологів та у післяпологовому періоді. Найбільшою вираженості ця здатність досягається в пологах. У післяпологовому періоді активність матки поступово знижується, повертаючись до рівня, характерного для матки у невагітних жінок. На скоротливу здатність
  2. Електрофізіологічні аспекти
    Як зазначалося раніше, аномалії форми комплексу QRS можуть виникати з дуже багатьох причин. У цій главі основна увага спрямована на ряд порушень, вперше описаних сером Томасом Льюїсом [1, 2], для яких був запропонований термін «аберантних», а саме: аномалії форми комплексу QRS при надшлуночкових збудженні, що спостерігаються в поєднанні з залежними від тривалості циклу змінами
  3. Раннє збудження шлуночків
    Етіологія. Описано декілька додаткових провідних шляхів в серці людини; проходження збудження по будь-якому з них може викликати більш ранню, ніж в нормі, активацію шлуночків; у всіх випадках, за винятком одного, спостерігається зміна форми комплексу QRS. Для того щоб ці шляхи можна було виявити, вони повинні функціонувати в природних умовах і проведення в них повинно
  4. КОНТРОЛЬ ЗА ЕФЕКТИВНІСТЮ СЛР
    Контроль за ефективністю СЛР повинен здійснювати рятувальник під час ШВЛ (спосіб «один рятувальник») або рятувальник, який проводить вентиляцію легенів (спосіб «два рятувальника»). Відсутність розширення грудної клітки під час вдиху говорить про неадекватну вентиляції. Відсутність добре обумовленою пульсової хвилі на сонних артеріях під час компресії свідчить про неефективність непрямого масажу
  5. електрофізіологічних ВЛАСТИВОСТІ МІОКАРДА. ФОРМУВАННЯ ЕКГ
    Електрофізіологічні властивості вивчаються за допомогою мікроелектронної клітини - один електрод вводять всередину клітини, другий електрод залишають на поверхні клітини, в міжклітинному просторі. Електроди пов'язані з осцилографом, який багаторазово підсилює електричний потенціал серцевої клітини, реєструє електрокардіограму клітини, вона являє трансмембранний потенціал - це
  6. Ацетилхолін
    Жоден нейрон не існує на самоті, наданий себе. Зазвичай він контактує з іншим нейроном. Це відбувається шляхом переплетення аксона одного нейрона (гілок, що виходять з кінця аксона) з декількома дендритами іншого. Ні в одному місці відростки одного нейрона не зливаються з відростками іншого. У будь-якому випадку між відростками контактують нейронів існує
  7. ПОЛОГОВОЇ АКТ.
    Це складний многозвеньевой фізіологічний акт. Рівні регуляції родового акту: 1 кора великих півкуль 2 підкіркові структури (гіпоталамо-гіпофізарна система, лімбічна система, ретикулярна формація) 3 гормони фетоплацентарного комплексу 4 спинний мозок і вегетативна нервова система 5 ефекторні ланка - гладком'язових клітина міометрія
  8. 25. Екстрасистолою
    передчасна деполяризація і скорочення серця або окремих його камер, найбільш часто реєстрований вид аритмій. Екстрасистоли можна виявити у 60-70% людей. В основному вони носять функціональний (нейрогенний) характер, їх поява провокують стрес, куріння, алкоголь, міцний чай і особливо кави. Екстрасистоли органічного походження виникають при ушкодженні міокарда (ІХС,
© medbib.in.ua - Медична Бібліотека