Bài giảng Điện thế sinh vật

Chia sẻ: Minh Quan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:45

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Điện thế sinh vật với mục tiêu giúp các bạn giải thích sự hình thành của điện thế sinh vật ở tế bào sống; Trình bày được cấu tạo của tế bào thần kinh (neuron); Cấu tạo synap và quá trình dẫn truyền qua synap; Hiểu được cơ chế dẫn truyền thần kinh – cơ. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Điện thế sinh vật

ĐIỆN THẾ SINH VẬT Nguyen Viet Huong – 0918193124 Huong.Nguyen@fonterra.com
MỤC TIÊU: 1. Giải thích sự hình thành của điện thế sinh vật ở tế bào sống. 2. Trình bày được cấu tạo của tế bào thần kinh (neuron) 3. Cấu tạo synap và quá trình dẫn truyền qua synap 4. Hiểu được cơ chế dẫn truyền thần kinh – cơ
Mở đầu Hiện tượng điện sinh vật mới được chú ý vào khoảng thế kỷ 18 Năm 1731 1751 1791 • Năm 1731, Gray (Anh) và Nollet (Pháp) khẳng định sự tồn tại các điện tích ở thực vật và động vật. • 1751, Adanson nhận thấy tác dụng của dòng điện ở các giống cá điện • 1791, BS Galvani (Ý) bắt đầu những nghiên cứu về dòng điện sống. Bằng những thí nghiệm của mình, BS Galvani đã phát hiện ra đặc trưng quan trọng của tế bào sống: Giữa tế bào sống và môi trường xung quanh luôn tồn tại sự chênh lệch điện thế
CÁC LOẠI ĐIỆN THẾ SINH VẬT CƠ BẢN Dòng điện “sống”- hay dòng điện sinh học – có liên quan chặt chẽ với các hoạt động sống, các chức năng sinh lý của cơ thể, phản ánh tính chất hóa lý của quá trình trao đổi chất là 1 chỉ số quan trọng đáng tin cậy về chức năng sinh lý của cơ thể sống. Ghi được điện sinh học xác định rõ nguyên nhân của bệnh biện pháp điều trị hiệu quả. 3 loại điện thế cơ bản: 1. Điện thế nghỉ 2. Điện thế hoạt động 3. Điện thế tổn thương
Thí nghiệm phát hiện điện thế nghỉ. 1 2 3 1. Khi 2 điện cực đặt trên bề mặt của sợi thần kinh: không có sự chênh lệch về điện thế 2. Một điện cực ở ngoài, một điện cực xuyên màng: Xuất hiện hiệu điện thế giữa 2 điện cực 3. Cả 2 điện cực xuyên qua màng: không có sự chênh lệch điện thế
1. ĐIỆN THẾ NGHỈ Đinh nghĩa: Ở trạng thái bình thường (trạng thái nghỉ) giữa 2 phía của màng tế bào luôn tồn tại một hiệu điện thế - gọi là điện thế nghỉ (điện thế tĩnh hay điện thế màng) Đặc điểm: • Mặt trong của màng luôn có điện thế âm hơn so với mặt ngoài • Ở trạng thái “tĩnh”, điện thế màng là 1 giá trị ổn định (50 – 94mV) • Độ lớn của điện thế nghỉ biến đổi rất chậm theo thời gian và đại diện cho khả năng hoạt động chức năng của tế bào. Ngoài ++++++++++++++++ ---------------------- Trong ---------------------- ++++++++++++++++ Ngoài
2. ĐIỆN THẾ HOẠT ĐỘNG Định nghĩa: Là điện thế xuất hiện giữa 2 phía của màng tế bào khi tế bào nhận kích thích đạt ngưỡng. Đặc điểm: • Mặt trong màng tế bào tích điện dương so với mặt ngoài. • Xuất hiện trong thời gian ngắn và biến đổi nhanh chóng theo 4 giai đoạn • Có khả năng lan truyền, trong điều kiện sinh lý không đổi, tốc độ lan truyền là 1 hằng số. • Hình dạng và biên độ được giữ nguyên trong quá trình lan truyền
4 giai đoạn phát triển của điện thế hoạt động 1. Khử cực (AA’): ứng với hiệu điện thế ở 2 phía của màng biến đổi từ giá trị điện thế nghỉ tới 0 2. Quá khử cực (A’BB’): hiệu điện thế 2 phía của màng vượt quá giá trị 0 3. Phân cực lại (B’C): hiệu điện thế màng biến B đổi từ giá trị 0 về điện thế nghỉ mV 4. Quá phân cực (CD): hiệu điện thế màng có giá trị âm hơn điện thế nghỉ A B’ t ’ Điện thế hoạt động đảm bảo cho quá trình dẫn truyền hưng phấn thần kinh dọc theo sợi thần A C D kinh Kích Thích
Điện thế hoạt động có thể lan truyền dọc theo sợi thần kinh Hướng lan truyền của điện thế hoạt động
Các kết quả thực nghiệm sau cho thấy điện thế hoạt động có khả năng lan truyền: • Điện thế hoạt động ghi được càng chậm so với thời điểm kích thích sợi thần kinh khi ta đặt điện cực càng xa vị trí kích thích. • Thời gian của một điện thế hoạt động càng lớn khi hai điện cực đặt càng xa nhau.
3. ĐIỆN THẾ TỔN THƯƠNG Ñieän theá toån thöông xuaát hieän ôû baát kyø teá baøo soáng naøo giöõa vuøng bò toån thöông vaø vuøng khoâng bò toån thöông. Ñaëc ñieåm: • Coá ñònh veà höôùng • Vuøng bò toån thöông luoân coù ñieän tích aâm so vôùi vuøng khoâng bò toån thöông (ôû thöïc vaät giaù trò naøy vaøo khoaûng 20- 120 mV). • Giaù trò ñieän theá toån thöông giaûm chaäm theo thôøi gian Giá trị điện thế tổn thương ở một số mô và cơ quan Cô caùnh cuûa moät soá coân truøng 80 –90 mV Cô deùp cuûa eách 40 – 80 mV Cô vaân oáng daãn nöôùc tieåu cuûa choù 1 – 3 mV Daây thaàn kinh coù myelin cuûa eách 20 – 30 mV
CƠ CHẾ CỦA HIỆN TƯỢNG ĐIỆN SINH VẬT • Cơ thể sinh vật có thể coi như một hệ thống chứa các dung dịch điện ly • Có sự chênh lệch về nồng độ các ion giữa tế bào sống và môi trường bên ngòai
1.Cơ chế hình thành điện thế nghỉ tồn tại các gradient hóa lý khác nhau – là nguyên nhân xuất hiện điện thế sinh vật. Sự vận chuyển của các ion qua lại màng tế bào là nguyên nhân gây ra điện thế sinh vật. Trong đó 3 lọai ion Na+, K+ và Cl- đóng vai trò quan trọng nhất. Bằng thực nghiệm người ta biết rằng có sự khác nhau rất lớn giữa nồng độ của từng ion nói trên trong dịch gian bào và dịch nội bào. Sự chênh lệnh về nồng độ này được tạo nên và duy trì bằng các cơ chế vận chuyển thụ động: các bơm ion.
[K+] = 30 Lực [Cl-] = 1 [Na+] = 1 GradC điện - - trường - - - VTR = 80mV VNG = 0 + + + + + [K+] = 1 [Cl-] = 20 [Na+] = 10 Tác dụng của gradient nồng độ (GradC) và lực điện trường đối với sự vận chuyển các ion Sự vận chuyển các ion qua màng bị chi phối bởi 3 yếu tố chính: 1. Khuyếch tán theo gradient nồng độ 2. Lực tác dụng của điện trường lên các phân tử mang điện tích 3. Sức cản của màng tế bào đối với sự chuyển động của các ion.
2. Phương trình Goldman-Hodgkin- Katz Ở trạng thái tĩnh, bộ ba các ion Na+, K+, Cl- được phân bố tại 2 phía của màng - cân bằng Donan • Sự cân bằng của quá trình vận chuyển điện tích qua màng khi điện thế nghỉ được thiết lập được viết dưới dạng biểu thức: Trong đó: là mật độ dòng khuếch tán của ion qua màng theo gradient nồng độ là mật độ dòng ion vận chuyển qua màng dưới tác dụng của lực điện trường Mật độ dòng là đại lượng vectơ, trong biểu thức trên, vectơ mật độ dòng có phương vuông góc với màng và có hương từ trong ra ngòai hoặc ngược lại.
• Giả sử tất cả các ion trong môi trường nội bào và ngọai bào đều có thể tự do tham gia vào quá trình khuyếch tán. • Khi đó, J và I có thể biểu diễn được thông qua nồng độ của từng ion trong và ngoài tế bào, hệ số thấm của màng đối với ion và điện thế màng, khi đó điện thế nghỉ U là: U= RT ln [ ]PK K + trong [ ] + PNa Na + trong [ ] + PCl Cl − ngoài F P [K ] K + ngoài + PNa [Na ] + ngoài + P [Cl ] Cl − trong Trong đó: F – hằng số Faraday R – hằng số khí lý tưởng; T – nhiệt độ theo Kelvin; Pk , Pna , PCl - hệ số thấm của màng đối với các ion [K+ ], [Na+ ], [Cl- ] – nồng độ các ion trong hoặc ngoài tế bào
Hệ số thấm của màng tế bào đối với từng loại ion phụ thuộc vào: - Mật độ của các kênh ion trên màng. - Trạng thái sinh lý của cơ thể - Sự có mặt của hóa chất, dược chất... Khi có các kích thích tác động lên màng, tính thấm của màng (hệ số thấm đối với các ion) thay đổi thay đổi điện thế màng.
Thí nghiệm: tính giá trị điện thế nghỉ ở axon của con mực. Người ta đo được nồng đô các ion như sau: Ion Nồng độ (mmol) Trong tế bào Ngoài tế bào Kali 340 10 Natri 49 463 Clo 114 562 Bằng thực nghiệm, đo được : PK : PNa : PCl = 1 : 0,04 : 0,45 Thay các giá trị trên vào phương trình Goldman, tính được E0 = - 59,7 mV. (giá trị thực nghiệm E0 = -60 mV)
Bơm Na+ - K + - ATPase • Vai trò của bơm Na+ - K+ đẩy các ion Na+ từ trong màng ra ngoài ngược chiều lực điện trường và xu thế khuếch tán để duy trì điện thế nghỉ • Đồng thời, còn bơm các ion K+ từ ngoài vào trong màng ngược chiều gradC để bù lại lượng ion này đã bị khuếch tán ra ngoài. • Đây là vận chuyển tích cực các ion qua màng nên cần năng lượng. • Năng lượng cung cấp cho hoạt động của bơm lấy từ thủy phân ATP.
Nhận xét • Sự tồn tại của điện thế nghỉ là đặc trưng của tế bào sống. Hay tế bào sống có dự trữ thế năng dưới dạng điện • Nguyên nhân gây nên điện thế nghỉ là sự chênh lệch về nồng độ của các ion giữa hai phía màng tế bào và tính chất bán thấm của màng • Sự chênh lệch nồng độ của các ion được tạo nên và duy trì bởi các bơm ion • Sự họat động của các bơm ion là biểu hiện “sức sống” của tế bào.