Биологические мембраны - А. Н. Огурцов 2012

Электрогенез биомембран
Механизмы генерации потенциала действия
Детектирование интенсивности воздействия

Сам по себе одиночный импульс потенциала действия содержит в себе только информацию о том, осуществляется или нет возбуждение нервного рецептора, но никак не отражает интенсивность внешнего воздействия на рецептор. Для примера рассмотрим болевой рецептор в пальце кисти человека (рисунок 137). Тело этого сенсорного нейрона находится вблизи спинного мозга, дистальная терминаль аксона находится в пальце, проксимальная терминаль аксона передаёт болевой сигнал ассоциативному (передающему, relay) болевому нейрону через контакт, который расположен в спинном мозге.

Рисунок 137 - Передача интенсивности воздействия от рецептора

Пока интенсивность воздействия ниже порога чувствительности, деполяризация дистальной терминали аксона рецептора не достигает порогового значения, и потенциал действия не возбуждается. Как только интенсивность воздействия превысит порог чувствительности, а деполяризация дистальной терминали превысит пороговое значение, происходит лавинообразная генерация нервного импульса по закону "всё или ничего", потенциал действия распространяется по аксону и достигает проксимальной терминали в спинном мозге, где он передаётся болевому нерву, а по нему достигает мозга.

Если внешнее воздействие продолжается то мембрана аксона вновь деполяризуется и вслед за первым импульсом возбуждается следующий и т. д. Если же теперь увеличить силу воздействия, то повторная деполяризация мембраны будет происходить быстрее, следовательно, последующие импульсы потенциала действия будут возбуждаться чаще.

Таким образом, информацией о силе воздействия является частота следования нервных импульсов - чем выше частота, тем сильнее внешнее воздействие на рецептор.

Контрольные вопросы и задания

1. Что представляет собой потенциал действия, который генерируется и распространяется в нейронах?

2. Какие четыре функционально различные части можно выделить в нейроне?

3. В какой части нейрона генерируется потенциал действия, который затем распространяется по аксону нейрона?

4. Какие потенциалочувствительные ионные каналы открывает в терминали аксона нейрона приходящий туда из аксона потенциал действия?

5. Какой мембранный процесс запускает рост концентрации ионов кальция в пресинаптической терминали?

6. Как называются молекулы вещества, которые попадают в синаптическую щель в результате слияния синаптических пузырьков с мембраной аксона?

7. Какова функция дендритов нейрона?

8. Какие мембранные каналы открыты в состоянии покоя?

9. Какие мембранные каналы открываются при деполяризации мембраны?

10. Какие мембранные каналы открываются при реполяризации мембраны?

11. Опишите цикл работы потенциалочувствительного натриевого канала.

12. В чём сходство и различие функционирования потенциалочувствительных натриевых и калиевых каналов?

13. Что является потенциалочувствительным сенсором в ионных каналах?

14. Как распространяется потенциал действия?

15. Что представляют собой локальные токи, образующиеся при распространении потенциала действия?

16. Почему нервный импульс распространяется по аксону только в одном направлении?

17. Опишите молекулярную структуру потенциалочувствительного натриевого канала?

18. Опишите молекулярную структуру потенциалочувствительного калиевого канала?

19. Опишите молекулярную структуру потенциалочувствительного кальциевого канала?

20. Какую функцию выполняют а-спирали S5 и S6 в ионных каналах?

21. Какую функцию выполняют Р-сегменты в ионных каналах?

22. Какую функцию выполняют блокирующие сегменты в ионных каналах?

23. Для чего необходимо создание миелиновых оболочек нейронов млекопитающих?

24. Во сколько раз миелинирование нейрона увеличивает скорость передачи импульсов по аксону?

25. Что представляет собой миелиновая оболочка нейронов?

26. Что синтезируют шванновские глиальные клетки?

27. Что такое перехват Ранвье?

28. В чём особенность сальтаторного распространения потенциала действия?

29. Чем мембрана аксона в области перехватов Ранвье отличается от мембраны аксона под миелиновой оболочкой?

30. Каким образом по аксонам передаётся информация об интенсивности возбуждения рецепторов?