Cell Diversity

هومئوستاز : ابقا ء پايا يا بدون تغيير محيط داخلي . كلودو برنارد ، فيزلوژيست فرانسوي ، در يكصد سال پيش مشاهده كرد كه melieu interior يا محيط داخلي بدن علي رغم تغيير شرايط محيط

A phospholipid HYDROPHILIC HEAD HYDROPHOBIC TAILS 3D model of a Phospholipid

Summary Molecule Mode of Transportation O2 Diffusion CO2 Diffusion H2O Osmosis Glucose (C6H12O2) Facilitated Diffusion Ions Special Transport Large Solids (starch, etc) Phagocytosis Large Liquids (oils) Pinocytosis Hormones Receptor-Mediated

Diffusion Move from HIGH to LOW concentration movement of water “passive transport” no energy needed movement of water diffusion osmosis

نيروهاي موثر برحرکت يونها...؟ نيروهايي را كه در عرض غشا سلولي روي هر يون عمل مي كنند را مي توان به روش رياضي تجزيه و تحليل كرد. پتانسيلي كه در ان حركت يونها از عرض غشاء برابرشود( دقيقا از انتشار خالص يك يون خاص از غشا جلوگيري كند )، پتانسيل تعادلي (E )ان يون ناميده مي شود كه از تساوي نرنست بدست مي ايد: EMF = ± 61 log Ci/ Co در موقع استفاده از اين فرمول بايددر نظر گرفت: 1-پتانسيل در خارج غشا صفر است. 2-پتانسيل محاسبه شده پتانسيل داخل غشا است. 3-علامت پتانسيل براي يونهاي مثبت (-) و براي يونهاي منفي (+) در نظر گرفته مي شود.

عوامل موثر در پيدايش پتانسيل استراحتي غشاء 1- خصوصيات غشاء پلاسمايي: نيمه تراوايي( اختلاف الكتروشيميايي) 2- مكرومولكولهايي كه نمي توانند از سلول خارج و بار منفي دارند 3- پمپ سديم- پتاسيم و فعاليت الكترو ژنيك آن 4- كانالهاي نشتي ( سديم – پتاسيم )

قانون خنثايي الكتريكي...؟ تعادل دونان: Donnan Equitation = [ K+I ][ Cl-I ] = [ K+o ][ Cl-o ]

Forces That Move Ions Concentration (C) Electrostatic (E) diffusion, random movement Electrostatic (E) ions = charged particles يونهاي مختلف سعي مي كنند در جهت اختلاف الكتروشيميايي خود حركت كنندكه در اين حالت پتانسيل الكتريكي( پتانسيل انتشاري)در طرفين غشاء ايجاد خواهد شد. اين پتانسيل الكتريكي قابل اندازه گيري خواهد بود.

Equilibrium Potential R = gas constant F = Faraday constant T = temperature (K) Z = valence (charge) of ion ~

Equilibrium Potential K+: z = +1 Cl-: z = -1 Mg++: z = +2

Equilibrium Potential

Membrane Potential: Goldman Equation P = permeability at rest: PK: PNa: PCl = 1.0 : 0.04 : 0.45 Net potential movement for all ions بديهي است كه مقدار پتانسيل غشاء در هر لحظه معين به توزيع يونهاي سديم؛ پتاسيم و كلر و نفوذپذيري غشاء به هر يك از اين يونها بستگي دارد . ومقدار ان 86- ميلي ولت است.

Change in Ion Permeability Stimulus Depolarization Repolarization Hyperpolarization

Na+ channel Na+-K+ exchange pump K+ channel intracellular +20 -20 -40 -20 -40 -60 -80 Membrane potential (mV) Time (ms) K+ K+ K+ Na+ Na+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ channel Na+-K+ exchange pump K+ channel ATPase K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ ADP K+ K+ K+ K+ Na+ Pi Na+ Na+ Na+ intracellular ATP

نقش ساير يونها در پيدايش پتانسيل عمل...؟ الف- انيونها ب- يون كلسيم ج- كانالهاي كلسيمي دريچه دار وابسته به ولتاژ كانالهاي اهسته كلسيمي – سديمي نيز ناميده مي شوند. زمان فعال شدن كانال فوق 10 تا 20 برابر كانال سريع سديمي است. در عضله صاف و قلبي فراوان هستند.

يون كلر...؟ چرا يون كلر در توليد پتانسيل عمل نقش کمی دارد؟ 1- بطور پاسيو عمل مي كند. 2- پمپي براي ان وجود ندارد. 3- كانال نشتي ان در جريان پتانسيل عمل تغيير زيادي نمي كند.

انتشار پتانسيل عمل هنگاميکه پتانسيل عمل توليد مي شود، ميدان الکتريکي داخلي توليد شده به قدر کافي قوي است تا غشا سلولهاي همسايه را تحريک کند. پتانسيل عمل در يک جهت منتشر مي شود و نمي تواند برگردد زيرا حد آستانه غشايي که اخيراً تحريک شده است. آنقدر بالا است که نمي تواند مجدداً تحريک شود.

چگونگي انتشار پتانسيل عمل...؟ وقتي يك نقطه از فيبر عصبي را با يك محرك مناسب تحريك كنيم در منطقه تحريك شده يك جريان موضعي يوني بوجود مي ايد كه مي تواند نقطه بعد از خود را تحريك كرده و كانالهاي سديمي وابسته به ولتاژ را بگشايد. اطلاعات در دامنه سيگنال يا شکل آنها نيست بلکه در فاصله زماني بين اسپايکها(interspike interval) است.

Action Potential Na+ K+ Outside + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + - - - - - - - - - - - - 3 Na+ K+ Inside 2 K+ Na+, K+- ATPase Pump

Resting Membrane Potential Combination of the following results in the Resting Membrane Potential: Potassium diffusion Sodium diffusion Na+, K+ - ATPase اختلاف غلظت يونها (Na+, K+ clˉˉ ,) در داخل و خارج سلولها، پتانسيلي را ايجاد مي کند که در حالت تعادل پتانسيل استراحت ناميده مي شود.

Membrane Potentials 3. Action Potential 2. Excitatory Post-synaptic potential 4. Inhibitory Post-synaptic potential Ion channel: A specialized protein molecule that permits specific ions to enter or leave the cell. Voltage-dependent ion channel: An ion channel that opens or closes according to the value of the membrane potential. Depolarization: Reduction (toward zero) of the membrane potential of a cell from its normal resting potential. Normal depolarizing events are termed EPSPs – excitatory post-synaptic potentials – and result from opening of Na+ channels. Hyperpolarization: An increase in the membrane potential of a cell, relative to the normal resting potential. Hyperpolarizing events are termed IPSPs – inhibitory post-synaptic potentials – and result from opening of Cl- channels (Cl- higher outside than in, so flow in and make cell more negative). Also can result from opening K+ channels. Action potential: The brief electrical impulse that provides the basis for conduction of information along an axon. Threshold of excitation: The value of the membrane potential that must be reached to produce an action potential. Cable properties: The passive conduction of electrical current, in a decremental fashion, down the length of an axon. Saltatory conduction; Conduction of action potentials by myelinated axons. The action potential appears to jump from one node of Ranvier to the next. All-or-none law: The principle that once an action potential is triggered in an axon, it is propagated without decrement to the end of the fiber. Rate law: The principle that variations in the intensity of a stimulus or other information being transmitted in an axon are represented by variations in the rate at which that axon fires. threshold 1. Resting Potential (just described) Copyright © Allyn & Bacon 2004

آستانه تحریک و قانون همه یا هیچ حداقل دپلاریزایسون مورد نیاز برای ایجاد پتانسیل عمل ، آستانه تحریک خوانده می شود. هر زمان آستانه تحریک ایجاد شود پتانسیل عمل ایجاد شده قانون همه یا هیچ می باشد.

انواع پتانسيلهاي عمل...؟

عامل اطمينان چيست...؟ نسبت AP به ST را عامل اطمينان مي گويند. هر گاه تحريك پذيري انقدر كم شود كه نسبت قدرت پتانسيل عمل به استانه تحريك از واحد كمتر شود ايمپالس عصبي نمي تواند از ناحيه بيحس شده عبور كند.

نقش كانالهاي سديمي دريچه دار وابسته به ولتاژ در پيدايش AP

نقش كانالهاي پتاسيمي دريچه دار وابسته به ولتاژ در پيدايش AP

Absolute & relative refractory period تحریک ناپذیری مطلق : تا حدود پایان یک سوم اول ری پولاریزاسیون.

Absolute Refractory Period Figure 11.15

تحريک ناپذيري مطلق و نسبي بعد ازيک پتانسيل عمل، فاصله زماني وجود دارد که آستانه تحريک بي نهايت شده و سلول به هيچ تحريکي پاسخ نمي دهد که به آن تحريک ناپذيري مطلق (absolute refractory period) مي گويند. اين زمان براي يک سلول عصبي يک ميلي ثانيه است. غير فعال شدن كانالهاي سديمي يا كلسيمي. زماني هم طول مي کشد تا حد آستانه از بي نهايت به مقدار نرمال خود برسد. اين زمان تحريک ناپذيري نسبي (relative refractory period) ناميده مي شود. 1- فعال شدن بعضي از كانالهاي سديمي 2- باز شدن كانالهاي پتاسيمي

گره ها رانویه با گسترش غلاف در طول آکسون، در میان سلول های شوان مجاور، بریدگی هایی در غلاف میلین دیده می شود که در این نقاط ، آکسون فاقد عایق بندی است. این بریدگی ها به گره های رانویه موسوم هستند.

هدایت جهشی پتانسیل عمل در جریان پیمودن تار عصبی میلین دار از گرهی به گره بعدی جهش می کند، که این فرآیند را هدایت جهشی می نامند.

مزاياي نورونهاي ميلين دار...؟ 1- افزايش سرعت هدايت 2- كاهش مصرف انرژي 3- افزايش تواتر تحريك

مفهوم تاخير سيناپسي چيست...؟

Types of Synapses Chemical Electrical Figure 5.1a, Bear, 2001 Found in: escape reflex neurons (e.g. goldfish) Epithelial cells (gut) Cardiac muscle cells (heart) Found in: Almost all mammalian neurons Figure 5.10, Bear, 2001 Figure 5.1a, Bear, 2001

مهار تحريك پذيري Membrane Stabilizing Factors تثبيت كننده ها و بيحس كننده هاي موضعي عواملي هستند كه تحريك پذيري غشا را كاهش مي دهند.

Excitatory Postsynaptic Potentials (EPSPs) ناشي از De غشا پس سيناپسي بالافاصله در زير تكمه سيناپسي فعال است و چون ضعيف است نمي تواند تمام غشا را دي پولاريزه كند ، بلكه فقط يك EPSP توليد مي كند.

علت EPSP...؟ باز شدن كانالهاي سديمي

Inhibitory Postsynaptic Potentials (IPSPs)

علت (IPSPs) ...؟ تحريك ممكن است موجب عبور يونهايي از غشا نورون پس سيناپسي شود كه بجاي يك جواب De يك جواب زودگذر Hyper ايجاد كند. الف- افزايش ورود يون كلر ب- افزايش خروج پتاسيم

EPSP Summation Spatial Summation Temporal Summation

همگرايي و واگرايي نوروني...؟

In put – out put

In put – out put

Postsynaptic location Some properties of synapse 000/2 000/10 E & I Postsynaptic location

Chemical synapse ترمینالهای پیش سیناپسی ATP

تعداد ترمینالهای پیش سیناپسی ...؟ 1- Excitatory 2-Inhubitory

سرنوشت ماده میانجی چند نوع ماده میانجی وجود دارد؟

Inhibition

Summation…? جمع پذيري و اهميت ان...؟

انواع جمع پذيري...؟ Spatial. Summation-1 ( جمع پذيري فضايي )

انواع جمع پذيري...؟ Temporal Summation-2 (جمع پذيري زماني )