Potencjał błonowy i odruchy rdzeniowe

Potencjał czynnościowy

• Wymiana substancji zachodzi między komórką a otoczeniem
• Białka błonowe pełnią funkcje receptorów, enzymów, białek transportowych i adhezyjnych

Transport przez błony

• Łatwy transport przez błony komórkowe odbywa się bez przeszkód dla apolarnych cząsteczek gazów (O₂, N₂, CO₂) oraz substancji o niskiej masie cząsteczkowej (glicerol, mocznik, etanol)
• Transport bierny odbywa się zgodnie z gradientem stężeń
• Dyfuzja prosta zachodzi zgodnie z gradientem stężeń
• Podczas dyfuzji ułatwionej, cząsteczki łączą się z nośnikiem (białkiem nośnikowym) i dyfundują w postaci kompleksów przez błonę
• Dyfuzja złożona, oprócz gradientu stężeń, uwzględnia inne ułatwienia, np. gradient ciśnień hydrostatycznych czy potencjału elektrycznego
• Transport aktywny wymaga nakładu energii z hydrolizy ATP, ponieważ zachodzi wbrew gradientowi stężeń

Kanały jonowe

• Wyróżnia się kanały jonowe aktywne (bramkowane ligandem lub napięciem) i pasywne (niebramkowane)
• Kanały jonowe aktywne zazwyczaj są zamknięte, ale mogą się otwierać pod wpływem pewnych czynników
• Otwieranie kanałów bramkowanych napięciem następuje pod wpływem zmiany potencjału błonowego, dlatego określa się je jako "kanały napięciowo-zależne"
• Kanały jonowe pasywne są cały czas otwarte, umożliwiając przepływ bez przeszkód

Potencjał spoczynkowy i czynnościowy

• Kanały Na⁺ i K⁺ pasywne biorą udział w genezie potencjału spoczynkowego, a aktywne w genezie potencjału czynnościowego
• Potencjał spoczynkowy jest różnicą potencjałów po obu stronach błony, wynikającą z różnicy stężeń jonów wewnątrz i na zewnątrz komórki
• Potencjał spoczynkowy wynosi od -50 mV do -90 mV
• Potencjał czynnościowy wynosi około -70 mV i występuje tylko w komórkach tkanek pobudliwych (np. nerwowych)
• Depolaryzacja błony to zmniejszenie różnicy potencjałów, repolaryzacja to powrót do potencjału spoczynkowego, a hiperpolaryzacja to zwiększenie ujemności

Przekaźnictwo synaptyczne

• Nadstrzał to moment, gdy potencjał czynnościowy jest dodatni
• Potencjał progowy, czyli depolaryzacja błony, wynosi 10-20 mV (w zależności od komórki)

Rodzaje Synaps

• Synapsa to połączenie między neuronami (neuro-neuronalna, międzyneuronalna), aksonem i aksonem, aksonem i dendrytem, aksonem i ciałem komórki, dendrytem i dendrytem lub między neuronem a komórką nieneuronalną
• Może łączyć neuron z gruczołem lub komórką mięśniową
• Wyróżnia się synapsy chemiczne i elektryczne, zarówno pobudzające, jak i hamujące

Synapsy Elektryczne i Chemiczne

• Komórki w synapsach elektrycznych są połączone przez kanały - koneksony, które tworzą kanał szczelinowy, umożliwiający bezpośredni przepływ jonów
• W synapsach elektrycznych sygnał może przepływać w obie strony, a szybkość przewodzenia jest duża
• W synapsie chemicznej informacja jest przekazywana przez akson jednokierunkowo
• Synapsa chemiczna składa się z części presynaptycznej (rozszerzone zakończenie aksonu), szczeliny synaptycznej i zmodyfikowanej funkcjonalnie błony komórki docelowej (część postsynaptyczna)

Sekwencja zjawisk podczas przekazywania sygnału

• Potencjał czynnościowy dochodzi do zakończenia aksonu elementu presynaptycznego
• Prąd jonów Ca²⁺ wbudowuje pęcherzyki synaptyczne w błonę
• Uwolnienie neurotransmitera do szczeliny
• Cząsteczki neurotransmitera łączą się z receptorami w błonie postsynaptycznej
• Zmiana przepuszczalności błony komórki postsynaptycznej dla jonów prowadzi do depolaryzacji lub hiperpolaryzacji błony
• Postsynaptyczny potencjał, w zależności od przypadku, to potencjał depolaryzacyjny lub hiperpolaryzacyjny

Neuroprzekaźniki i efekty sumowania

• Uwolnienie neuroprzekaźnika pobudzającego powoduje depolaryzację postsynaptyczną, a hamowanie - hiperpolaryzację postsynaptyczną
• Efekt sumowania wszystkich bodźców decyduje o tym, czy zostanie wygenerowany potencjał czynnościowy

Reakcje odruchowe

• Syncytia to komórki wielojądrzaste
• Płytka nerwowo-mięśniowa to synapsa umożliwiająca przekazanie impulsu elektrycznego między komórką nerwową a komórką mięśniową
• Odruch to odpowiedź efektora na bodziec działający na element odbiorczy (receptor) za pośrednictwem łuku nerwowego i wyzwolona na narząd wykonawczy (efektor)
• Latencja odruchu to czas, który upływa od zadziałania bodźca na receptory do pojawienia się odruchu i zależy od liczby synaps w łuku odruchowym

Rodzaje Odruchów

• Odruchy bezwarunkowy to odruchy wrodzone, wywołujące konkretną reakcję
• Odruch warunkowy charakteryzuje się dużą zmiennością odpowiedzi na bodziec i jest wyrazem przystosowania organizmu do środowiska

Odruchy rdzeniowe i ich rola

• Odruchy rdzeniowe to te, których ośrodki znajdują się w rdzeniu kręgowym i mogą zachodzić bez udziału wyższych ośrodków mózgowych
• Rola odruchów rdzeniowych polega na sterowaniu ruchem, regulacji napięcia mięśniowego, koordynacji czynności mięśni antagonistycznych i sterowaniu prostymi reakcjami obronnymi

Odruch miotatyczny

• Odruch miotatyczny (na rozciąganie) jest monosynaptyczny i obejmuje neuron czuciowy, interneuron (w rdzeniu kręgowym) oraz neuron ruchowy
• Budowa receptora wrażliwego na rozciąganie (wrzecionka nerwowo-mięśniowego) obejmuje komórki mięśniowe (śródwrzecionowe lub intrafuzalne) otoczone torebką łącznotkankową i dendryty neuronu czuciowego

Hamowanie zwrotne i odruch cofania

• Hamowanie zwrotne występuje między neuronem czuciowym i ruchowym, gdzie występuje interneuron hamujący na neuronie ruchowym mięśnia antagonistycznego
• Odruch cofania jest polisynaptyczny i obejmuje kilka neuronów

Regulacja napięcia mięśniowego

• Pobudzenie motoneuronu gamma prowadzi do skurczu końcowych części włókien intrafuzalnych
• Rozciągnięcie środkowej części włókna i pobudzenie zakończenia jego
• Pobudzenie motoneuronów alfa

Pętla Gamma

• wpływ ośrodków mózgowych - kontrola postawy ciała
• Podstawą samoregulacji napięcia mięśniowego są impulsy nerwowe krążące między motoneuronami gamma, receptorami rozciągania, motoneuronami alfa i komórkami zewnętrznymi wrzecionowymi, zapewniając odpowiednie napięcie dostosowane do potrzeb

Fizjologia mięśni

• Miofibryle to kurczliwe włókienka zbudowane z miofilamentów aktynowych i miozynowych
• Jednostka motoryczna to jeden motoneuron i wszystkie włókna mięśniowe unerwiane przez niego

Rodzaje skurczów mięśniowych

• Średnio jeden motoneuron unerwia 600 włókien
• Siła skurczu zależy od liczby i rodzaju jednostek motorycznych stanowiących jeden skurcz
• Im więcej aktywnych jednostek motorycznych, tym siła skurczu jest większa
• Najmniejsze jednostki ruchowe cechuje duża precyzja ruchu (np. w mięśniach krtani), a największe (nawet kilkaset włókien) np. (nawet kilkaset)
• Wyróżnia się skurcze fazowe i toniczne

Skurcze Izotoniczne i Izometryczne

• Izotoniczne występują, gdy napięcie przewyższa obciążenie, a długość mięśnia się zmniejsza, napięcie pozostaje bez zmian
• Izometryczne występują, gdy napięcie jest mniejsze niż obciążenie, a długość mięśnia się nie zmienia
• Auksotoniczne to połączenie skurczów izotonicznych i izometrycznych
• Skurcze mogą być pojedyncze, tężcowe zupełne (gdy przypada na fazę skurczu) lub tężcowe niezupełne (gdy następne pobudzenie następuje w momencie rozkurczania)

Czucie

• Czucie to wrażenie zmysłowe pojawiające się na skutek pobudzenia jednego typu receptorów (czucie proste) lub wielu różnych receptorów (czucie złożone)

Rodzaje Receptorów

• Eksteroreceptory reagują na bodźce ze środowiska zewnętrznego (dotyk, smak, ból, temperatura)
• Proprioreceptory informują o położeniu i ruchu części ciała (w stawach, mięśniach)
• Teleceptory reagują na bodźce z pewnej odległości (światło. dźwięk)
• Interoreceptory rejestrują bodźce wewnątrz organizmu
• Chemoreceptory, mechanoreceptory, termoreceptory, fotoreceptory, nocyceptory

Transdukcja Czuciowa

• Transdukcja czuciowa to proces przetwarzania energii bodźca na sygnały elektryczne
• Receptorów
• Może być częścią neuronu, wolnym zakończeniem dendrytu lub wyspecjalizowaną komórką przekazującą pobudzenie do komórki nerwowej

Analizator czuciowy

• Analizator czuciowy to droga, z połączeniami neuronalnymi, odpowiedzialna za przekazanie informacji z receptora do odpowiedniego obszaru kory czuciowej
• Obejmuje rdzeń kręgowy, rdzeń przedłużony, międzymózgowie i korę mózgową

Kodowanie informacji o bodźcu

• Potencjały receptora i generatora mają charakter stopniowalny
• Kodowanie informacji o bodźcu zachodzi w drodze czuciowej

Układ Nerwowy Autonomiczny

• Bodziec o wzrastającej energii pobudza coraz większą liczbę receptorów czuciowych
• Adaptacja receptora to stopniowe zmniejszanie się odpowiedzi receptora na działanie bodźca
• Prawo projekcji mówi, że bez względu na to, na jakim poziomie zostanie pobudzona droga czuciowa, wrażenie czuciowe zostanie zlokalizowane w korze czuciowej

Składniki układu autonomicznego

• Układ nerwowy autonomiczny kieruje czynnościami organizmu niezależnymi od woli
• Dzieli się na współczulny (aktywność) i przywspółczulny (wyciszanie)
• Działa na zasadzie odruchowej i unerwia zasadniczo inne systemy efektorowe
• Współczulny - rozszerza źrenice, przyspiesza akcję serca, hamuje perystaltykę jelit; neuroprzekaźniki: noradrenalina, adrenalina
• Przywspółczulny - zwęża źrenice, zwalnia akcję serca, pobudza perystaltykę jelit; neuroprzekaźnik: acetylocholina

Hormony

• Kontrola hormonalna to układ endokrynny, w którym hormony (przekaźniki chemiczne) transportowane są przez płyny ustrojowe
• Reguluje podstawowe procesy organizmu, wpływając na szybkość reakcji biochemicznych oraz na morfologiczne i funkcjonalne zmiany
• Hormony działają w oparciu o mechanizmy sprzężeń zwrotnych i dynamicznej równowagi

Rodzaje Hormonów

• Hormony gruczołów wydzielania wewnętrznego to m.in.: szyszynka (melatonina), tarczyca (T3, T4), grasica, nadnercza (rdzeń - adrenalina, kora - androgeny), trzustka (insulina, glukagon), nerka (erytropoetyna), jądra (testosteron), jajniki (estrogeny)
• Tkankowe (m.in. histamina, bradykinina), wykazują działanie miejscowe
• Hormony wywierają wpływ na enzymy i ekspresję genów

Glikemia

• Insulina i glukagon regulują poziom glukozy we krwi (glicemię)
• Glukoza jest substratem energetycznym
• Glukagon jest hormonem katabolicznym, który powoduje wzrost stężenia glukozy we krwi (wzrost glukozy w wątrobie, w mięśniach i w mózgu)
• Insulina ułatwia magazynowanie substratów energetycznych w komórkach
• Układ współczulny - nadnerczowy jest aktywowany w sytuacjach stresowych lub przy przewidywaniu stresu

Sprawdź swoją wiedzę na temat potencjału spoczynkowego i czynnościowego błony komórkowej. Zrozum rolę depolaryzacji, repolaryzacji i hiperpolaryzacji w komórkach nerwowych oraz odruchów rdzeniowych. Test obejmuje również wpływ kanałów jonowych na potencjał błonowy.