Потенциал действия

При действии раздражителя на нервное или мышечное волокно мембранный потенциал в месте раздражения нарушается. Это нарушение начинает распространяться вдоль волокна приблизительно с постоянной скоростью. В первый момент состояния возбуждения резко возрастает проницаемость мембраны для ионов Ыа+, поток которых устремляется внутрь клетки. Затем возникает ток ионов К+, направленный во внешнюю среду. Распространяющаяся по волокну волна называется волной потенциала действия. Схема распространения нервного импульса может быть смоделирована на основе некоторых электрохимических систем, а само явление можно феноменологически описать, если задаться электрической емкостью, сопротивлением утечки мембраны, формой нервного импульса, и рассматривать его как распространение электрического сигнала в кабеле с определенными параметрами. [c.159]

Следует указать, что Д. Н. Насонов и В. Я- Александров (1944 г.) выдвинули теорию возникновения биоэлектрических потенциалов. Они считают, что в покое электролиты внутри клеток избирательно связываются белками, в результате возникает межфазовая разность потенциалов между протоплазмой и водным раствором электролита (потенциал покоя). При возбуждении или повреждении клетки фазовые свойства белков протоплазмы изменяются, распределение ионов становится другим и соответственно меняется потенциал (возникает потенциал действия или повреждения). Однако эта теория имеет ряд недостатков, в частности она не учитывает наличие на поверхности клеток мембранных потенциалов, отождествляет механизм действия возбуждения и повреждения и т. п. [c.52]

Рассмотрим химические основы возникновения и поддержания биоэлектрических потенциалов (потенциала покоя и потенциала действия). Большинство исследователей придерживаются мнения, что явления электрической поляризации клетки обусловлены неравномерным распределением ионов К и Ма по обе стороны клеточной мембраны. Мембрана обладает избирательной проницаемостью большей для ионов К и значительно меньшей для ионов Ка. Кроме того, в нервных клетках существует механизм, который поддерживает внутриклеточное содержание натрия на низком уровне вопреки градиенту концентрации. Этот механизм получил название натриевого насоса. [c.636]

В общих чертах картину участия ацетилхолина в осуществлении передачи нервного импульса возбуждения можно представить следующим образом. В синаптических нервных окончаниях имеются пузырьки (везикулы) диаметром 30—80 нм, которые содержат нейромедиаторы. Эти пузырьки покрыты оболочкой, которая образована белком клатрином (мол. масса 180000). В холинергических синапсах каждый пузырек диаметром 80 нм содержит 40000 молекул ацетилхолина. При возбуждении высвобождение медиатора происходит квантами , т.е. путем полного опорожнения каждого отдельного пузырька. В нормальных условиях под влиянием сильного импульса выделяется примерно 100—200 квантов медиатора—количество, достаточное для инициирования потенциала действия в постсинаптическом нейроне. Происходит это, по-видимому, следующим образом. Деполяризация мембраны синаптических окончаний вызывает быстрый ток ионов Са в клетку. Временное увеличение внутриклеточной концентрации ионов Са стимулирует слияние мембраны синаптических пузырьков с плазматической мембраной и таким образом запускает процесс высвобождения их содержимого. Для выброса содержимого одного пузырька требуется примерно 4 иона Са . Выделенный в синаптическую щель ацетилхолин вступает во взаимодействие с белком-хеморецептором, входящим в состав постсинаптической мембраны. В результате изменяется проницаемость мембраны —резко увеличивается ее пропускная способность для ионов Ка. Взаимодействие между рецептором и медиатором запускает ряд реакций, заставляющих постсинаптическую нервную клетку или эффекторную клетку выполнять свою специфическую функцию. После выделения медиатора должна наступить фаза его быстрой инактивации, или удаления, чтобы подготовить синапс к восприятию нового импульса. [c.638]

Интересно, что никотин сначала возбуждает вегетативные нервные ганглии, а затем блокирует их, так что они более не реагируют ни на какое возбуждение (в том числе и на сам никотин). Никотин деполяризует нервную мембрану и включает потенциал действия . Помимо ганглионарной активности и токсичности, этот алкалоид является мутагеном и тератогеном (см. гл. 24) для некоторых низших животных. [c.231]

Метод Хартри — Фока используется для расчета распределения электронной плотности, орбитальных энергий и других физических характеристик в атомах и молекулах. В орбитальном приближении часто вместо сложно выражаемых АО Хартри — Фока применяют простые и хорошо аппроксимирующие их АО Слейтера. Наглядную картину многоэлектронного атома можно нарисовать на основе обобщения результатов квантовомеханических расчетов. Мысленно можно выделить в Л/-электронном атоме один рассматриваемый электрон. Остальные N — 1 электронов вместе с ядром составят атомный остов. Реальный потенциал, действующий на данный электрон, можно заменить суммой потенциала ядра и усредненного потенциала остальных N — 1 электронов. Эффективный заряд, действующий на электроны (2зфф), можно рассчитать, например, по правилам Слейтера. Эффективные заряды ядер атомов, по Слейтеру, приведены ниже. [c.35]

Влияние температуры. Аналогично концентрации на -потенциал действует и температура. С повыщением температуры -потенциал Должен расти вследствие возрастания интенсивности теплового движения противоионов и увеличения толщины двойного электрического слоя. Однако одновременно может возрастать и десорбция потенциалопределяющих ионов, и при этом фо- и -потенциалы уменьшаются. При понижении температуры должна наблюдаться обратная зависимость. Вопрос о том, как будет изменяться -потенциал с изменением температуры, очевидно, должен решаться отдельно для каждой коллоидной системы с учетом ее индивидуальных особенностей. [c.196]

В методе присоединенной плоской волны потенциал, действующий на электрон внутри сферы, окружающей ион, как и в методе ячеек, обладает сферической симметрией, а между сферами остается постоянным. Таким образом, происходит соединение функций, подобных атомным, и функций, описывающих плоские волны. [c.514]

Часто в потенциал, действующий вблизи иона на электрон, вводится некоторый эффективный потенциал, который подбирается так, чтобы правильно описывать часть спектра свободного атома металла. [c.514]

Установлено, что если в покое поверхность клетки заряжена положительно по отношению к ее внутреннему содержимому, то при возбуждении соответствующий участок поверхности приобретает отрицательный потенциал. Происходит реверсия ( извращение ) разности потенциалов клеточной поверхности, причем величина потенциала действия может вдвое превышать величину потенциала покоя. Для нервов амфибий величина потенциала действия определена в 108 мв, для волокон сердечной мышцы теплокровных — в 135 мв. [c.53]

ОР -псевдопотенциал. Пусть V (г) есть самосогласованный потенциал, действующий на отдельный электрон. Тогда собственные функции удовлетворяют уравнению [c.92]

Берестовский с соавт. [121, 232] провел сравнение оптических свойств мембран нервных клеток и модифицированных черных пленок. При развитии потенциала действия в возбудимой биологической мембране наблюдаются изменения двулучепреломления, которые авторы работ [121, 232] связывают с изменением структуры мембраны. Такие же изменения двулучепреломления наблюдались у модифицированных пленок, имеющих М-образную вольтампер-ную характеристику на участке отрицательного сопротивления. Молекулярный механизм этих явлений не ясен. [c.169]

Электрон (пометим его номером 1) в многоэлектронном атоме взаимодействует с ядром заряда Ze и со всеми оставшимися электронами Величина потенциала, действующего на электрон с номером 1 в любой момент времени, зависит от его расстояния до ядра и от его расстояния до каждого из остальных электронов, т. е. от различных расстояний г м. Математи- [c.40]

Для аксона характерен ответ по принципу все или ничего. Потенциал действия распространяется по нейрону только в том случае, если степень деполяризации достигает достаточно высокого уровня. Как правило, импульсация начинается в нейроне только при условии одновременного поступления стимулов через несколько синапсов. Кроме того, существуют тормозные нейроны они высвобождают медиаторы, действие которых противоположно эффекту передающих возбуждение синапсов, т. е. направлено на предотвращение распространения возбуждения [36]. [c.327]

Как происходит высвобождение нейромедиатора Путем изучения миниатюрных потенциалов концевых пластинок удалось установить, что высвобождение медиатора идет квантами , т. е. путем полного опорожнения каждого отдельного пузырька. Миниатюрные потенциалы представляют собой флуктуации постсинаптического потенциала, наблюдаемые при слабой стимуляции пресинаптического нейрона. Эти флуктуации соответствуют случайному высвобождению медиатора из отдельных синаптических пузырьков [42]. В нормальных условиях под влиянием сильного импульса выделяется примерно 100—200 квантов медиатора — количество, достаточное для инициирования потенциала действия в постсинаптическом нейроне. Какие химические процессы стимулируют высвобождение нейромедиатора Видимо, деполяризация мембраны синаптических окончаний вызывает быстрый ток ионов кальция в клетку [43, 44]. Временное увеличение внутриклеточной концентрации Са + стимулирует слияние мембраны синаптических пузырьков с плазматической мембраной и таким образом запускает процесс высвобождения их содержимого. Для выброса содержимого одного пузырька требуется примерно четыре нона кальция. Синаптические пузырьки покрыты оболочкой, напоминающей по структуре решетку и образованной одним белком — клатрином (мол. вес. 180 000). Каково значение этой оболочки, пока еще неясно. [c.331]

Каков механизм действия медиатора на постсинаптическую мембрану В случае ацетилхолина он состоит в деполяризации мембраны и увеличении проницаемости по отношению к ионам натрия и калия. Собственно, это, по-видимому, те же изменения мембраны, которые обусловлены возникновением потенциала действия (гл. 5, разд. Б, 3) при проведении нервного импульса. Ацетилхолин связывается со специальным рецептором, в результате чего натриевые каналы в мембране каким-то образом открываются. Из электрических органов электрического угря недавно был выделен белок большого молекулярного веса, обладающий, по полученным данным, свойствами рецептора ацетилхолина [45]. Имея мол. вес 330 ООО, этот белок представляет собой, видимо, тример из субъединиц с мол. весом =110 000, в свою очередь состоящих из 2—4 пептидов с мол. весом 34 ООО—54 ООО. Каким образом функционирует этот рецептор, пока неизвестно (гл. 5, разд. В, 5). [c.332]

Как отмечалось выше, уравнение Шрёдингера точно решается только для атома водорода, содержащего один электрон. Отдельный электрон в атоме, содержащем несколько электронов, находится под воздействием общего поля, создаваемого ядром и остальными электронами. Результирующее поле теряет сферическую симметрию, точное решение волнового уравнения становится невозможным н возникает необходимость в поисках приближенных решений. Наиболее эффективным приближением оказался метод самосогласованного поля (ССП), разработанный независимо английским физиком Д. Р. Хартри и советским физиком В. А. Фоком. Идея метода состоит в сведении мно-гоэлектронного уравнения Шрёдингера к одноэлектронному уравнению типа (П1.2) с использованием некоторого усредненного потенциала. Для этой цели берется набор заведомо приближенных АО и вычисляется средний потенциал, действующий на каждый электрон. Исходя из этого потенциала вычисляются новые более точные АО, которые, в свою очередь, дают улучшенные значения усредненных потенциалов. Такая процедура повторяется циклически вплоть до достижения самосогласования, т. е. состояния, в котором некоторый набор АО дает тот же потенциал, с помощью которого он был получен. Плодотворная идея ССП, созданного для многоэлектронных атомов, была с успехом перенесена на молекулы в рамках метода молекулярных орбиталей. [c.169]

Если на каком-нибудь участке мембраны проницаемость для ионов натрия увеличивается, то эти ионы устремляются внутрь клетки, нейтрализуя ее отрицательный заряд. Клеточная мембрана при этом деполяризуется. При деполяризации по поверхности мембраны распространяется затухающий электрический сигнал, аналогично тому как это имеет место при прохождении тока по коаксиальному кабелю Считают, что включение нервного импульса часто связано с локальным увеличением проницаемости мембраны для ионов натрия. В этом процессе могут играть определенную роль также и другие ионы, в частности Са +. Пассивное распространение электрических сигналов, обусловленное локальной деполяризацией мембраны, происходит, однако, только в случае очень коротких нервных клеток на длинные расстояния этим способом сигнал распространяться не может. В большинстве аксонов нервных клеток используется более эффективный способ проведения импульса, основанный на развитии потенциала действия. Потенциал действия — это импульс, проходящий вдоль аксона и специфически изменяющий за доли секунды (в нервах млекопитающих приблизительно за 0,5 мс) мембранный потенциал (рис. 5-6). Исходный отрицательный потенциал - 50—70 мВ быстро падает до нуля, затем достигает положительного значения 40—50 мВ, после чего снова устанавливается потенциал покоя. Поразительная особенность потенциала действия состоит в том, что он распространяется вдоль аксонов со скоростью 1 —100 м/с без снижения интенсивности. [c.370]

С целью более полного использования биологического потенциала действующих веществ гербицидов, уменьшения их доз внесения на объекты обработки необходимо увеличивать качество рабочих растворов, получаемых из исходных препаративных форм. Показателем качества в этом случае выступает плотность отложения капель рабочих растворов на обрабатываемой поверхности. Использование АГВ, смонтированного непосредственно на типовых агрохимических агрегатах приготовления рабочих жидкостей позволило увеличить плотность отложения капель более чем в 10 раз с 22-30 шт/см (без АГВ) до 280-300 шт/см с применением ГА техники. [c.30]

Обнаруженная М. А. Лошкаревь м адсорбционная поляризация проявляется в том, что при добавлении к раствору некоторых поверхностно-активных веществ (иапример, трибензиламина) изменяется скорость выделения металла на ртутном и на твердых катодах. Она становится, во-первых, меньше той, что наблюдалась до введения добавки, и, во-вторых, не зависящей в широкой области потенциалов от катодного потенциала. Однако после того как достигается определенный (обычно весьма отрицательный) потенциал, действие добавки прекращается. Скорость выделения начинает быстро расти, приближаясь к нормальному для этих условий зна-чеЕигю, отвечающему предельному диффузионному току. Сопоставление результатов иоляризационных измерений на ртутных катодах с электрокапиллярными кривыми и кривыми дифференциальной емкости (снятыми до и после введения добавки) показали, что потенциал, при котором прекращается дйствие добавки, совпадает с потенциалом ее десорбции (рис. 22.5). Действие добавки оказывается при этом специфическим. Одни и те же добавки или определенная их комбинация в разной степени тормозят разряд различных ионов на ртутном катоде. Явление адсорбционной поляризации используется для улучшения качества гальванических осадков при электролитическом получении сплавов. [c.462]

Эти силы действуют на соответствующие ионы, подвижности которых равны II+ и U- [в см 1 в-сек) ]. Единичный градиент потенциала действует на ион с силой е и заставляет его двигаться со скоростью и (в см1сек). Значит, единичная сила, приложенная к иону, заставляет его двигаться со скоростью ule, а скорости обоих ионов, равные между собой (разделение зарядов очень мало по сравнению с общей концентрацией), выражаются соотношениями [c.27]

Диффузия возникает не только при наличии в среде градиента концентрации (а значит химического потенциала). Действие внешних электрических полей вызывает электродиффузию, градиент давления является причиной возникновения бародиф- [c.48]

При сближении атомов зона расширяется. При таком рассмотрении потенциал других ионов рассматривается как малое возмущение. На самом деле этот чужой потенциал влияет на собственные функции, особенно в областях, находящихся между узлами. Это влияние может быть описано в приближении ячеек, развитом Вигнером и Зайтом. В этом методе металл разбивается на ячейки, в центре которых находятся ионы. Потенциал, действующий на каждый электрон (в случае одновалентного металла), является потенциалом иона. Влияние других ионов проявляется при таком рассмотрении краевых условий и особенностей симметрии функций электронов ячеек. При отыскании собственных функций атомов краевое условие заключается в том, что функция обращается в нуль на расстоянии, равном бесконечности. [c.355]

Окисление ведется прн помощи реагентов (окислителей), действие которых заклк>чается в отнятии электронов от окисляемого вещества. Мерой активности окислителя является его электрохимический потенциал. Действие окислителя на органические соединения зависит от его химического, характера, а также от химической природы окисляемого вещества, температуры, концентрации реагентов, концентрации ионов водорода и т. д. Например, при окислении анилина хромовой кислотой образуется хинон, перманганатом калия в кислой среде— анилиновый черный, перманганатом калия в нейтральной или щелочной среде—азобензол и нитробензол, хлорноватистой кислотой—нитробензол, а хлорноватой кислотой—и-аминофенол. Аналогично при Окислении многих органических соединений в зависимости от природы окислителя и условий реакции получаются различные продукты окисления. [c.655]

Кулопопскип потенциал действует иа очень больп1ие расстояния. Предположим, что в межзвездном пространстве находится небольшой метеор, который вдруг подвергся интенсивному воздействию электронов. Сразу после этого события вокруг. метеора образовала , сферическая электронная обо.ючка, содержащая десять электронов на каждом квадратном нанометре поверхности оболочки в TO.VI случае, ссли ее радиус равен 10 см, н сам метеор несет точно такой же общии заряд. С какой силой действует метеорит на всю электронную оболочку, когда радиус последней равен а) 10 см, б) 1 м и в) 10 км [c.378]

Молекулярные орбитали всех двухатомных молекул имеют общий вид, даваемый выражением (5.24). Кроме того, это выражение также применимо и для линейных многоатомных молекул, таких, как диоксид углерода или ацетилен, поскольку в рамках ССП-приближения эффективный потенциал, действующий на электрон в таких молекулах, не зависит от угла ф. Для двухатомных молекул с одинаковыми ядрами (гохмоядерных молекул) орбитали могут быть также помечены дополнительно индексами g или и. [c.79]

Нейроны характеризуются необыкновенно высоким уровнем обмена веществ, значительная часть которого направлена на обеспечение работы натриевого насоса в мембранах и поддержание состояния возбуждения. Химические основы передачи нервного импульса по аксону уже обсуждались в гл. 5, разд. Б, 3. Последовательное раскрытие сначала натриевых и затем калиевых каналов можно считать твердо установленным. Менее ясным остается вопрос, сопряжено ли изменение ионной проницаемости, необходимое для распространения потенциала действия, с какими-либо особыми ферментативными процессами. Нахманзон указывает, что ацетилхолинэстераза присутствует в высокой концентрации на всем протяжении мембраны нейрона, а не только в синапсах [38, 39]. Он предполагает, что увеличение проницаемости к ионам натрия обусловлено кооперативным связыванием нескольких молекул ацетилхолина с мембранными рецепторами, которые либо сами составляют натриевые каналы, либо регулируют степень их открытия. При этом ацетилхолин высвобождается из участков накопления, расположенных на мембране, в результате деполяризации. Собственно, последовательность событий должна быть такова, что изменение электрического поля в мембране индуцирует изменение конформации белков, а это уже приводит к высвобождению ацетилхолина. Под действием аце-тилхолинэстеразы последний быстро распадается, и проницаемость мембраны для ионов натрия возвращается к исходному уровню. В целом приведенное описание отличается от описанной ранее схемы синаптической передачи только в одном отношении в нейронах ацетилхолин накапливается в связанной с белками форме, тогда как в синапсах — в специальных пузырьках. Существует мнение, что работа калиевых каналов регулируется ионами кальция. Чувствительный к изменению электрического поля Са-связывающий белок высвобождает Са +, который в свою очередь активирует каналы для К" , последнее происходит с некоторым запозданием относительно времени открытия натриевых каналов, что обусловлено различием в константах скоростей этих двух процессов [123]. Закрытие калиевых каналов обеспечивается энергией гидролиза АТР. Имеются и другие предположения о механизмах нервной проводимости [124]. Некоторые из них исходят из того, что нервная проводимость целиком обеспечивается работой натриевого насоса. [c.349]

Какие химические процессы лежат в основе мышления и создают поток сознания в мозге человека Поступление импульсов в мозг оказывает большое влияние на сигналы, идущие на периферию по моторным нейронам. Известно также, что мозг обладает собственными эндогенными электрическими ритмами, которые не зависят от импульсов, поступающих по сенсорным нейронам. У примитивных беспозвоночных источником таких ритмов служат особые нейроны — водители ритма (пейсмейкеры). Эти нейроны спонтанно возбуждаются с постоянными интервалами. По-видимому, в их клеточных мембранах происходят последовательные циклические изменения ионной проницаемости, достаточные для возникновения потенциала действия. Примеры работы трех типов нейронов — водителей ритма у моллюсков [130] приведены на рис. 16-12. Вполне вероятно, что аналогичный феномен лежит в основе работы мозга человека. Вероятно, сознательная мысль возникает при сочетании ритмов от эндогенных водителей ритма с импульсацией, поступающей от сенсорных нейронов. Возвращаясь к примитивным организмам, любопытно сравнить спонтанный ритм нейронов—водителей ритма с периодическим выбросом сАМР клетками 01с1уо51еШит (гл. 6. разд. 5). Может быть, эти два феномена по существу имеют много общего. [c.350]

Потенциал действия. Потенциал, возникающий в резул].тате деполяризации мембраны и б .1строго поступления попов натрия в клетку. Потенциал действия вызывает распространение нервного имиульса. [c.243]

Для изучения химической природы потенциала действия в 50-х годах А. Ходжкин и А. Хаксли разработали метод фиксации потенциала. С помощью этого остроумного метода можно измерять трансмембранный ток, поддерживая мембранный потенциал на требуемом уровне с помощью системы, работающей по принципу обратной связи [69, 71, 73]. Использование фиксации потенциала позволило измерять зависимость проводимости мембраны от мембранного потенциала и от времени. Оказалось, что сразу же после того, как с помощью фиксации потенциала мембранный потенциал устанавливается на пониженном уровне, проницаемость мембраны для ионов натрия резко возрастает. Увеличение проницаемости автоматически приводит к деполяризации прилежащей области мембраны и соответственно к образованию само-раопространяющейся волны, движущейся вдоль аксона. Химическая природа процессов, изменяющих проницаемость мембраны, остается неясной. С помощью фиксации потенциала было установлено, что через доли миллисекунды проницаемость мембраны возрастает также и [c.370]

Методы получения и некоторые простые реакции присоединения альдегидов и кетонов Ч.2 (0) -- [ c.243 ]

Биологическая химия Изд.3 (1998) -- [ c.0 ]

Биофизика (1988) -- [ c.360 ]

Нейрохимия Основы и принципы (1990) -- [ c.115 , c.145 , c.163 , c.322 ]

Биологическая химия (2002) -- [ c.27 , c.36 ]

Молекулярная биология клетки Том5 (1987) -- [ c.0 ]

Основы биохимии Т 1,2,3 (1985) -- [ c.759 ]

Индуцированные шумом переходы Теория и применение в физике,химии и биологии (1987) -- [ c.352 ]

Токсичные эфиры кислот фосфора (1964) -- [ c.185 ]

Биология Том3 Изд3 (2004) -- [ c.159 , c.282 , c.287 ]

Биофизика Т.2 (1998) -- [ c.166 ]

Молекулярная биология клетки Т.3 Изд.2 (1994) -- [ c.295 ]

Жизнь зеленого растения (1983) -- [ c.393 , c.394 , c.399 ]

Нейробиология Т.2 (1987) -- [ c.148 , c.173 ]

Нейрохимия (1996) -- [ c.248 ]

Физиология растений Изд.3 (1988) -- [ c.437 , c.438 ]

Структура и функции мембран (1988) -- [ c.51 ]

Молекулярная биология клетки Сборник задач (1994) -- [ c.61 ]

Мышечные ткани (2001) -- [ c.140 ]

Молекулярная биология клетки Т.3 Изд.2 (1994) -- [ c.295 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология