LÝ SINH ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG V ĐIỆN THẾ SINH VẬT ppt

2.Điện thế trao đổi chất ĐTTĐC• 1 Nơi có cường độ trao đổi chất cao hơn sẽ âm hơn nơi có cường độ trao đổi chất thâphơn • 2 Giá trị ĐTTĐC của tế bào và mô khác... Thí nghiệm cho thấy:Tăn

CHƯƠNG V

•ĐIỆN THẾ

SINH VẬT

I.CÁC DẠNG ĐIỆN THẾ SINH VẬT

1.Điện thế tổn thương:xuất hiện giữa vùng

bị tổn thương với vùng không bi tổn thương

2.Điện thế trao đổi chất: xuất hiện giữa các

vùng có cường độ trao đổi chất khác nhau

3 Điện thế nghỉ (điện thế tĩnh): thường trực giữa

bên trong và bên ngoài tế bào khi chúng khônghoạt động chức năng

• 3) Giá trị ĐTTT của tế bào và mô khác

-• 4) Giá trị ĐTTT giảm dần theo thời gian

thậm chí đổi chiều trước khi bằng không (ởcây Vallisneria Spiralis)

• 5) Có tính “Khuếch tán” sang vùng lân cận

2.Điện thế trao đổi chất (ĐTTĐC)

• 1) Nơi có cường độ trao đổi chất cao hơn sẽ

âm hơn nơi có cường độ trao đổi chất thâphơn

• 2) Giá trị ĐTTĐC của tế bào và mô khác

3.Điện thế nghỉ (ĐTN)

• 1) Bên ngoài dương hơn bên trong tế bào

• 2) Tế bào và mô trong điều kiện bình thường

• 4) Các tác nhân làm thay đổi trạng thái sinh

lý tế bào và mô sẽ làm thay đổi ĐTN

• 1) Chỉ xuất hiện khi tế bào và mô thực hiệnchức năng, hoặc bị kích thích với cường độtrên ngưỡng.

• 2) Có sự thay đổi cực (trong dương ngoài

âm)

•4 Điện thế hoạt động (ĐTHĐ)

•3) Kéo dài trong khoảng thời gian ngắn

(thường không quá 100 mS)

•4) Xuất hiện theo quy luật có tất cả hoặc

không có gì

5) Có khả năng lan truyền

•6) Tế bào và mô khác nhau trong điều kiện

bình thường có giá trị ĐTHĐ khác nhau :

• - Tuy ến nước bọt của mèo 1 mV

mV

II.SỰ HÌNH THÀNH ĐIỆN THẾ SINH VẬT

1.Một số cơ chế hoá lý hình thành điện thế:

* Điện thế điện cực (E đc ):

dd

kl dc

C

C ln

•z - Điện tích ion kim loại

•Ckl- Mật độ ion trong kim loại

•C - Nồng độ ion trong dung

* Điện thế Oxy hóa khử (E redox ):

Xảy ra khi nồng độ các chất oxy hóa và khửkhác nhau

 

 red  C

ox ln

oxyhóa-•* Điện thế proton (E pr ):

•Xuất hiện khi có sự vận chuyển proton từphân tử nầy sang phân tử khác Tiêu biểu hệthống gồm điện cực Hydro (cho proton) vàđiện cực bạc (nhận proton)

 H O    H AgCl 

Cl O

H e

Ag ln

zF

RT E

2 1

2 2

3 or

 

 2

1

a c

a c

C

C ln

zF

RT u

•Đối với màng chỉ cho cation đi qua thì ua = 0

•Đối với màng chỉ cho anion đi qua thì uc = 0

•Khi đó điện thế màng được tính theo biểuthức sau:

 

 i

0 m

C

C ln

2.Sự hình thành điện thế sinh vật

Giả thuyết được nhiều người chấp nhận hiện

nay là “gi ả thuyết thấm chọn lọc của màng”

do Bernstein đưa ra từ năm 1906 và được

bổ sung theo sự phát triển của khoa học kỹthuật

Nội dung cơ bản của giả thuyết nầy dựa trên

sự chênh lệch nồng độ ion giữa bên trong

và bên ngoài tế bào

Trong loại ion khác nhau ở bên trong và bênngoài tế bào thì ion K+ , Na+ , Cl- đóng vai tròquan trọng nhất trong việc hình thành điện tếmàng.

Sự phân bố nồng độ không đều của chúng tạonên điện thế màng theo biểu thức sau:  

o Cl

o Na

o

k m

Cl Na

K g

Cl Na

g K

g ln

zF

RT E

g g

Trong điều kiện sinh lý bình thường thì:

gK >> gNaKhi tổn thương thì:

gK = gNaKhi hưng phấn thì:

Trong khoảng thời gian ngắn ( vài mS)

gK <<< gNa

Sau đó tính thấm có chọn lọc hồi phục

g >> g

Vì các anion trong nguyên sinh chất là nhữngphức hợp liên kết không thấm được qua màng.

Còn bản thân các Cl- có độ linh hoạt khôngcao

Cho nên biểu thức điện thế của màng có thểbiểu thị như sau:  

 k i Na i 

o Na

o

k m

Na K

g

Na g

K

g ln

zF

RT E

g







a) Điện thế nghỉ

Dòng ion Na+ đi qua màng ở trạng thái nghỉ khôngđáng kể

Độ linh hoạt Na+ rất nhỏ (gNa≈ 0 )nên có thể bỏ

qua và biểu thức của điện thế nghỉ như sau:

 

 i

0 m

K

K ln

Thí nghiệm cho thấy:

Tăng gradien nồng độ K+ sẽ tăng điện thếmàng

Giảm gradien nồng độ K+ sẽ giảm điện thếmàng

Nếu đổi chiều gradien nồng độ K+ sẽ làm thayđổi chiều điện thế màng (trong dương ngoàiâm)

Nếu thay đổi gradien nồng độ ion Na+ bênngoài thì• Điện thế nghỉ do ion Kđiện thế nghỉ không thay đổi+ quyết

• b) Điện thế hoạt động

Khi hưng phấn thì của màng cho dòng Na+ điqua với cường độ lớn hơn dòng ion K+ nhiềulần trong khoảng thời gian ngắn

Trong thời gian đó mối tương quan nồng độgiữa K+ và Na+ bị thay đổi làm cho điện thếmàng đổi cực

Biểu thức của điện thế màng trong thời gian

đó như sau:

Na 

RT

Thí nghiệm thay đổi nồng độ ion Na+ trên dâythần kinh cá mực cho thấy:

Giảm nồng độ Na+ bên ngoài tế bào sẽ làm

giảm biên độ của điện thế hoạt động

Nếu thay toàn bộ ion Na+ bên ngoài màng tếbào bằng Choline thì biên độ điện thế hoạtđộng =0

Thay đổi nồng độ K+ không làm thay đáng kểđiện thế màng

• Điện thế hoạt động do ion Na+ quyết

Bên trong tế bào Na+ kích hoạt Na+-K+-ATP-azatạo nên phức hợp mang Na+ ra ngoài

• Na+ + Protein + ATP  Na-ProteinP + ADP

Ở bên ngoài phức hợp mang Na + sẽ tham giaphản ứng trao đổi với ion K+ tạo nên phức hợp

mang K+ và được chuyển vào trong tế bào

• K+ + Na-ProteinP  K+- Protein - P + Na+Khi vào trong tế bào phức hợp mang K+bị phânhuỷ

Quá trình nầy được mô hình hóa như sau:

Các thay đổi cấu hình protein đẩy ion

Na + ra ngoài

tế bào và tạo liên kết với ion

K + ngoại bào

4) Sự gắn kết ion K làm giải phóng nhóm phosphat

Sự mất nhóm

phosphat giúp phục hồi cấu hình ban đầu của protein

Sự gắn kết ion

Na + trong tế bào chất với protein

sẽ kích thích

sự Phosphoryl hóa nó bỡi ATP

•III.SỰ DẪN TRUYỀN XUNG ĐỘNG

THẦN KINH

1.Đặc điểm chung:

•* Nếu bị kích thích ở giữa dây thần kinh nguyên

vẹn thì xung động thần kinh sẽ được dẫn

truyền về 2 phía

•* Các synapse làm cho xung động thần kinh

truyền một chiều theo cung phản xạ và điềutiết cường độ của chúng

•*Tốc độ dẫn truyền xung động thần kinh ở động

vật bậc cao lớn hơn ở động vật bậc thấp;

có myelin lớn hơn không có myelin

Dây thần kinh cơ hông ếch : 5 - 10 m/s

Dây thần kinh nhóm A động vật máu

nóng: 50-80 m/s

2.Cơ chế dẫn truyền trên dây thần

kinh nguyên vẹn

a) Đối với loại không có Myelin:

+ Dẫn truyền theo cách lan dần

• + Tốc độ chậm và cường độ giảm

dần theo khoảng cách

•b) Đối với loại có Myelin:

• + Dẫn truyền theo cách bước nhảy

• + Tốc độ nhanh và cường độ không

giảm theo khoảng cách

• + Tốn ít năng lượng

3.Cơ chế dẫn truyền qua synapse

•a) Các lo ại synapse:

•Tùy mối tương quan giữa hai thành phần của

tế bào tạo nên synapse mà nó có tên khác

nhau:

•b) C ấu trúc Chemosynapse

•

+ Presynaptic : Có nhiều túi nhỏ (Vesicles)

trong đó chứa các mediator

+ Postsynapse không có các túi nhỏ thay vào

đó là các receptor ( nhìn dưới kính hiển vi

điện tử sẽ thấy màng của nó dầy hơn màng

ở các vùng khác)

+ Khe synapse: khoảng phân cách giữa pre vàpostsynapse với chiều rộng vàiA0

+ Mediator có những bản chất khác nhau:

• - Là phân tử hữu cơ có kích thước nhỏ

(Acethylcholine, serotonin, histamine, Epinephrine )

•c) Ho ạt động của Chemosynapse

•- Xung động truyền đến synapse và làm chocác túi mediator nằm ở vùng presynaptic vỡ ra

và đổ mediator vào khe synapse

•- Mediator khuếch tán đến các receptor ở

postsynaptic làm thay đổi tính thấm của màngđối với ion Na+ tạo nên điện thế hoạt động

sau synapse

•- Xung động thần kinh tiếp tục lan truyền

•d) Đặc tính sự dẫn truyền của

chemosynspse:

- Trì hoãn synapse

- Điện  Hóa  Điện

- Hiệu ứng ức chế hay hưng phấn củasynapse do receptor quyết định chứkhông phải do mediator

- Số lượng mediator được giải phóng làbội số của số mediator trong mỗi túi,

- Nó phụ thuộc vào điện thế màng của

IV CÁC GIẢ THUYẾT VỀ SỰ HƯNG PHẤN

Có sự tương đồng giữa sự hưng phấn với sựphóng điện của tụ điện khi vượt qúa điện thế

tới hạn

k

t i

γ C

C  0 

•i - Cường độ dòng điện.

•K- H ệ số khuếch tán ion

•C-C 0 là hiệu số nồng độ ion ứng với điệ thế tới hạn

• -Lượng ion dịch chuyển bởi

1 đơn vị cường độ dòng điện

•1.Thuyết Nernst:

•+ Với dòng xoay chiều:

const t

i 

const ω

+ Tuy nhiên giá trị của chúng có giới hạn dướitheo biểu thức của Weiss (1901) như sau:

b t

a

•a và b là h ằng số thu được qua thực

nghiệm

+ Từ biểu thức trên ta có đồ thị sau:

Ir – Reobase (giới hạn dưới

ttt - Thời gian tối thiểu (giới hạn dưới cuả thời gian)

tct - Thời gian cần thiết

tch- Chronaxia (Thời gian ứng

với cường độ 2 Reobase)

Chỉ có giao điểm giữa I và t nằm phía trên bên

a) Giả thuyết của Lazarep:

+ Dựa trên mối tương quan về nồng độ giữacác cation hóa trị 1 và 2

+ Trong điều kiện bình thường thì tỉ lệ nồng độgiữa Cation hóa trị 1 và hóa trị 2 trongnguyên sinh chất của tế bào là một hằng số:

 Cation 2   const

1

2.Thuyết Lazarep :

•- Nếu tỉ số nầy tăng sẽ tạo thành hưng phấn.

•- Nếu tỉ số nầy giảm sẽ tạo thành ức chế

+ Nếu tỉ số nầy bị phá vỡ thì sẽ tạo thành sựkích thích theo chiều hưng phấn hoặc ức

chế

b) Giải thích quy luật hưng phấn theo

thuy ết Lazarep:

Quy luật đó như sau:

•+ Khi đóng mạch hưng phấn sẽ xuất hiện

dưới Catod còn ức chế sẽ xuất hiện dưới

Anod

Bình thường tỉ số nồng độ ion hóa trị 1 và 2 trong tế bào có một giá trị xác định

Giả sử tỉ số đó trong một lọai tế bào là :

Đặt điện cực Anod (+) tại A và Catod (-) tại B

Khi ngắt mạch, các cation khuếch tán trở lạitrạng thái ban đầu với tốc độ khác nhau

Một lần nữa tỉ số trên bị thay đổi

Tại B giảm(từ 2 xuống 7/4) Hưng phấnTại A tăng (từ 1 lên 1, 5) Ức chế

Cường độ các hiệu ứng khi đóng mạch luônluôn lớn hơn khi ngắt mạch

b) Giải thích quy luật Pfluger theo thuyết

Lazarep:

Quy luật đó như sau:

Trường hợp dòng xuống ( Catod gần cơ )

Trường hợp dòng lên( Anod gần cơ )

*Kích thích bằng dòng điện yếu

Khi đóng mạch :

- Tại Catod xuất hiện hưng phấn lan truyền

đi ngang qua anod đến cơ làm cơ co

- Ức chế yếu xuất hiện ở Anod nhưng chưa

đủ mạnh để ngăn xung động đi qua

Khi ngắt mạch :

- Tại Anod chưa tạo được hưng phấn lantruyền

* Kích thích bằng dòng điện vừa :

Khi đóng mạch :

- Hưng phấn tại Catod tạo thành xungđộng lan truyền ngang qua anod đến cơlàm cơ co

- Ức chế tại Anod tăng lên, nhưng vẫnchưa đủ mạnh để ngăn xung động đi qua