О величине синаптических потенциалов
Страница 1

Биология » Как клетки общаются между собой » О величине синаптических потенциалов

Мы с вами рассмотрели принципы работы возбуждающих и тормозных синапсов. Посмотрим теперь, как можно оценить количественно действие химических синапсов.

Из рассказа о потенциале покоя и потенциале действия вы знаете, что для каждого иона существует свой равновесный потенциал, при котором число ионов, входящих в клетку и выходящих из клетки, становится одинаковым. В покое для ионов калия равновесный потенциал равен примерно –80 мВ; при возбуждении, когда в основном открываются натриевые каналы, равновесный потенциал для натрия равен примерно +40 мВ. У постсинаптической мембраны тоже есть свой равновесный потенциал. Его величина зависит от того, какие ионы пропускает эта мембрана. Например, постсинаптическая мембрана возбуждающего синапса, каналы которой в равной мере пропускают и калий, и натрий, имеет равновесный потенциал, лежащий ровно посередине между таковыми для калия и натрия: /2 = –20 мВ. А у тормозного синапса, пропускающего ионы хлора, равновесный потенциал равен примерно –80 мВ.

Пока медиатор не подействовал на постсинаптическую мембрану, ее каналы закрыты и ток через нее не течет. Под действием медиатора открываются каналы для тех или иных ионов и они будут идти через постсинаптическую мембрану тем эффективнее, чем дальше отстоит ее потенциал от равновесного. Можно сказать, что в области постсинаптической мембраны включается источник э.д.с. величиной, где Ус – равновесный потенциал постсинаптической мембраны, а V – мембранный потенциал клетки в данный момент. Если мембранный потенциал равен равновесному для данного синапса, то ток через синапс не пойдет.

Представим теперь эквивалентную электрическую схему нейрона с действующим на него синапсом. При выделении медиатора будет течь синаптический ток сила которого по закону Ома для всей цепи равна

Здесь. Добщ – сопротивление всей клеточной мембраны, а Лс – сопротивление синапса. Этот ток создает падение напряжения на сопротивлении внесинаптическои мембраны:

Этот сдвиг потенциала называют постсинаптическим потенциалом. Если синапс возбуждающий, сдвиг потенциала называют возбуждающим постсинаптическим потенциалом, если же синапс тормозный, то сдвиг потенциала называют тормозным постсинаптическим потенциалом

Давайте попробуем оценить величину ВПСП, создаваемого одним синапсом на мотонейроне). Равновесный потенциал этого синапса лежит в области –20 мВ. Сопротивление мембраны мотонейрона равно примерно 107 Ом. Сопротивление среднего синапса площадью в 1 мкм2 равно примерно 1012 Ом. Отсюда АУ –

мВ.

Мы видим, что один синапс создает крайне малый сдвиг потенциала, ведь порог возбуждения 10–15 мВ. Значит, чтобы возбудить мотонейрон, на него должно подействовать много синапсов.

Наша формула годится в том случае, если синаптический ток имеет достаточно большую длительность, тогда все емкости успевают зарядиться и их можно не учитывать. Для кратковременных синаптических токов надо учитывать и емкость мембраны.

Устройства, подобные синапсам

Оказывается, что устройства, подобные синапсам, как электрическим, так и химическим, играют важную роль в жизнедеятельности самых разных тканей и органов.

Например, клетки сердца у самых разных животных связаны каналами из того же белка коннектина, который образует каналы в ЭС. В результате электрический сигнал распространяется по сердечной мышце от клетки к клетке за счет тех же местных токов,

что и по гигантскому «аксону» червя» Связаны коннексонами между собой и клетки гладких мышц разных внутренних органов.

Это еще не самое удивительное: все это возбудимые ткани, в которых должен распространяться электрический сигнал. Но вот уж совсем удивительным было открытие в середине 60-х годов американским биологом Левенштейном и сотрудниками Лаборатории молекулярной биологии им. А.Н. Белозерского МГУ того, что и невозбудимые клетки разных органов тоже связаны высокопроницаемыми контактами. Фактически почти все ткани организма представляют собой не скопление одиночных клеток, а единый коллектив, в котором клетки могут обмениваться через каналы высокопроницаемых контактов разнообразными молекулами. Благодаря этому в тканях возможна своеобразная «клеточная взаимопомощь», Например, если в какой-то клетке плохо работают насосы, ее соседи через каналы высокопроницаемых контактов «делятся» с ней своим ионным запасом и поддерживают ее потенциал покоя.

Страницы: 1 2 3


Другое по теме:

Горчица сарептская (Семейство капустные Brassicaceae)
Ботаническая характеристика. Однолетнее травянистое растение с ветвистым стеблем высотой до 150 см. Листья очередные, голые; нижние - лировидные, рассеченные или перистораздельные; средние - ланцетовидные, выемчатые; верхние - цельнокрайн ...

Биотехнология на службе пищевой промышленности
Статистические данные ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства свидетельствуют о том, что проблема обеспечения населения нашей планеты продуктами питания внушает серьезные опасения. По этим данным, более половины населения Зем ...

Понятие об анализаторах
Органы чувств (organa sensuum) — своеобразные образования, одной из главных составных частей которых являются специализированные рецепторы. Эти нервные приборы воспринимают на расстоянии (дистантные рецепторы) или при непосредственном со ...