2. Elemi idegjelenségek (elektrofiziológia)

Feladatok

Memorizálást segítő feladatok

Ismertesse a nyugalmi membránpotenciál kialakulásának lépéseit!

A sejt belső tere

Sejten kívüli tér

①

A sejt belső terében – a külső térhez képest – nagy mennyiségű, negatív töltésű molekula, elsősorban fehérje anion (illetve cukorfoszfát anion) található. Számukra a sejtmembrán átjárhatatlan. Ez a sejt belsejének negatív töltést kölcsönöz.

①

fehérje anionok (-)

A sejt belső tere

Sejten kívüli tér

②

A sejtmembrán nátrium - kálium pumpája (Na-K ATPáz) egy ATP molekula bontásából nyert energiával 2 db K+ iont szállít be a sejtbe, miközben 3 db Na+ ion kerül ki onnan. A folyamat eredményeként a sejten belül K+ többlet, a sejten kívül Na+ többlet jelentkezik, a sejt külső és belső tere között pedig egyenlőtlen töltésmegoszlást tapasztalhatunk. A nettó kivitt részecskékkel a rendszer részben ellensúlyozza a sejtből kijutni nem tudó nagyobb molekulák ozmotikus hatását.

fehérje anionok (-)

ATP

②

K+

K+

Na+Na+

Ismertesse a nyugalmi membránpotenciál kialakulásának lépéseit!

A sejt belső tere

Sejten kívüli tér

③

A sejtmembránban található „szivárgó” kálium csatornák jelenléte miatt, a koncentrációkülönbség kiegyenlítésére törekedve, K+ ion lép ki a sejtből, ezzel csökkentve a pozitív ionok mennyiségét a sejt belső terében. Ugyanakkor az ion jelenléte a sejtplazmában még mindig jóval magasabb értéket mutat, mint a sejten kívüli térben.

fehérje anionok (-)

ATP

K+

K+

Na+Na+

③

K+

K+

Ismertesse a nyugalmi membránpotenciál kialakulásának lépéseit!

A sejt belső tere

Sejten kívüli tér

④

Ezt a diffúziós anyagmozgást a sejtplazmában található fehérje anionok jelenléte miatt fellépő elektromos potenciálkülönbség (a belső tér negatív töltésű, a külsőhöz képest) csillapítja, a kialakuló elektrosztatikus vonzás pedig a pozitív töltésű ionokat a membrán külső felszínén tartja, a membrán polarizálódik.

fehérje anionok (-)

ATP

K+

K+

Na+Na+

K+

K+

+++++++++++++++++

-----------------

④

Ismertesse a nyugalmi membránpotenciál kialakulásának lépéseit!

A sejt belső tere

Sejten kívüli tér

⑤

A sejtmembránban található nátrium csatornák nyugalomban csak csekély mértékben engedik át a Na+ ionokat, így bár a membrán két oldala között, az ionra nézve, jelentős koncentrációkülönbség tapasztalható, komoly diffúzió nem figyelhető meg. Mivel a szivárgó kálium csatornákon pozitív töltésű ionok lépnek ki, ugyanakkor a sejtbe nem tudnak nagy számban belépni a Na+ ionok, annak belső tere még negatívabb lesz.

fehérje anionok (-)

ATP

K+

K+

Na+Na+

K+

K+

+++++++++++++++++

-----------------

⑤Na+

Ismertesse a nyugalmi membránpotenciál kialakulásának lépéseit!

A sejt belső tere

Sejten kívüli tér

⑥

Az - pontban leírt folyamatok ① ⑤eredményeként kialakuló potenciálkülönbség következtében Cl- ionok passzív transzportja indul meg a sejt belső teréből a sejt közötti tér felé. A külső térben így a sejtplazmához képest Cl- ion többlet lép fel. Ez a membránpotenciál értékét nagy mértékben általában nem befolyásolja.

fehérje anionok (-)

ATP

K+

K+

Na+Na+

K+

K+

+++++++++++++++++

-----------------

Na+

⑥Cl-

Cl-

Ismertesse a nyugalmi membránpotenciál kialakulásának lépéseit!

Ismertesse az akciós potenciál kialakulásának folyamatát!

Inger hatására megnyílnak a sejtmembrán nátrium csatornái. Rajtuk keresztül Na+ ionok áramlanak a sejtbe, a membrán hipopolarizálódik.

Elérve egy küszöbértéket (KP) megnyílnak a sejtmembrán feszültségfüggő nátrium csatornái. Rajtuk keresztül hirtelen még nagyobb mennyiségű Na+ ion áramlik a sejtbe (ld. PNa = a sejtmembrán részleges nátrium áteresztőképessége – az alsó ábrán). A sejt tovább hipopolarizálódik, sőt túlpolarizálódik: a membrán belső oldala átmenetileg pozitívvá válik (túllövés). Ezt a szakaszt depolarizációs fázisnak nevezzük. A legnagyobb pozitív membránpotenciál értéket csúcspotenciálnak hívjuk.

mem

brá

np

ote

nci

ál (

mV

)

idő (ms)

NMP

KP

NMP = nyugalmi membránpotenciálKP = küszöbpotenciál

Túllövés

Bezárulnak a membrán feszültségfüggő nátrium csatornái és kinyílnak a késői feszültségfüggő kálium csatornák. Rajtuk keresztül K+ ionok áramlanak ki a sejtből (ld. PK = a sejtmembrán részleges kálium áteresztőképessége – az alsó ábrán). A membránpotenciál megindul a nyugalmi szint irányába, a sejt repolarizálódik.

A repolarizáció megfigyelhető túllövését (utó)-hiperpolarizációnak nevezzük. A membránpotenciál ekkor átmenetileg a nyugalmi membránpotenciálnál is negatívabb. Ennek is köszönhető, hogy egy hirtelen kapott újabb stimulus nem, vagy csak nehezebben képes kiváltani új akciós potenciált. A folyamat közben a feszültségfüggő kálium csatornák is bezárulnak.

A nyugalmi membránpotenciált a sejtmembrán nátrium - kálium pumpája (Na-K ATPáz) állítja helyre.

mem

brá

np

ote

nci

ál (

mV

)

idő (ms)

NMP

KP

NMP = nyugalmi membránpotenciálKP = küszöbpotenciál

Túllövés

Ismertesse az akciós potenciál kialakulásának folyamatát!

Hasonlítsa össze a lokális és az akciós potenciált!

Összehasonlítási szempontok Lokális potenciál Akciós potenciál

Polarizálódás iránya Lehet hipo-, vagy hiperpolarizáció Csak (hipo-), depolarizáció lehet

Az inger nagyságának hatásaAz inger nagyságával arányos

(gradált)Amplitúdója független az inger

nagyságától

A szummáció lehetősége Összeadódhat Nincs szummáció

Refrakter peridódus Nincs refrakter periódus Refrakter periódus van

A „mindent vagy semmit” törvényének érvényesülése

A kiváltás helyétől távolodva mértéke csökken

Amplitúdó-csökkenés nélkül tovaterjed

Feszültségfüggő Na+ csatornák szerepe

A feszültségfüggő Na+ csatornák nem nyílnak meg

A feszültségfüggő Na+ csatornák megnyílnak

Érettségi feladatok

A témakörhöz kapcsolódó érettségi feladatok

Az ingerületvezetés sebessége az idegrendszerben (2004. próbaérettségi - emelt - 5. feladat)http://dload.oktatas.educatio.hu/erettsegi/probaerettsegi_2004/bio_em_flap.pdf

Megoldás: http://dload.oktatas.educatio.hu/erettsegi/probaerettsegi_2004/bio_em_utmut.pdf 

A szinapszisok (2006. október - emelt - VII. feladat)http://www.oktatas.hu/pub_bin/dload/kozoktatas/erettsegi/feladatok2006/e_bio_06okt_fl.pdf

Megoldás: http://www.oktatas.hu/pub_bin/dload/kozoktatas/erettsegi/feladatok2006/e_bio_06okt_ut.pdf

Paprikás idegvégződések (2008. május - idegen nyelvű emelt - VIII. feladat) http://www.oktatas.hu/pub_bin/dload/kozoktatas/erettsegi/feladatok2008tavasz/e_biomagyar_08maj_fl.pdf

Megoldás: http://www.oktatas.hu/pub_bin/dload/kozoktatas/erettsegi/feladatok2008tavasz/e_biomagyar_08maj_ut.pdf 

Az indiánok nyílmérge (2008. október - emelt - VII. feladat)http://www.oktatas.hu/pub_bin/dload/kozoktatas/erettsegi/feladatok2008osz/e_bio_08okt_fl.pdf

Megoldás: http://www.oktatas.hu/pub_bin/dload/kozoktatas/erettsegi/feladatok2008osz/e_bio_08okt_ut.pdf 

A témakörhöz kapcsolódó érettségi feladatok

Szinapszisok (2009. május - emelt - IX. feladat)http://www.oktatas.hu/pub_bin/dload/kozoktatas/erettsegi/feladatok2009tavasz/e_bio_09maj_fl.pdf

Megoldás: http://www.oktatas.hu/pub_bin/dload/kozoktatas/erettsegi/feladatok2009tavasz/e_bio_09maj_ut.pdf

 Elemi idegjelenségek (2009. október - emelt - V. feladat)http://www.oktatas.hu/pub_bin/dload/kozoktatas/erettsegi/feladatok2009osz/e_bio_09okt_fl.pdf

Megoldás: http://www.oktatas.hu/pub_bin/dload/kozoktatas/erettsegi/feladatok2009osz/e_bio_09okt_ut.pdf

Elemi idegjelenségek (2010. május - emelt - IX.B esszéfeladat) http://www.oktatas.hu/pub_bin/dload/kozoktatas/erettsegi/feladatok2010tavasz/e_bio_10maj_fl.pdf

Megoldás: http://www.oktatas.hu/pub_bin/dload/kozoktatas/erettsegi/feladatok2010tavasz/e_bio_10maj_ut.pdf