ביופיזיקה 'שנה ב

רפואה

2008ח "תשס

פרלמן' פרופ-' חלק א 1 הרצאה

HOMEOSTASIS -ביעות הסביבה הפנימית ק- שמירה על הסביבה הפנימית. .זוהי מטרת כל מנגנונים בגוף. הדבר ההכרחי ביותר לקיום החיים

:סביבה-אינטראקצית תא

לא כל חומר חודר -הקרום הוא בררני. התא מוקף בקרום השומר על התא כיחידה אחת

?מדוע קרום התא אינו יכול להיות אטום לחלוטין. דרכו' הדבר לא ייתכן במע. האנטרופיה יורדת–רים את הסדר מגבי, כאשר נוצרים חלבונים בתא

חייבת להיות אינטראקציה בין התא לסביבתו כך , חייבת להיות פתוחה' לכן המע. סגורה .סביבה תעלה+האנטרופיה הכללית תא

: מומסיםפשוטה שלדיפוזיה

קראית תנועה א-בגז(תנועה מתמדת שתלויה בהרבה גורמים , תנועה אקראית של מולקולות ).במקום תנועות ויברציה -במוצק, רבה

.הסיכוי של מולקולה לנוע בכל כיוון הוא זהה. אין כיוון מועדף–אקראיות .בכל רגע נתון כמות החלקיקים הנעים בכיוון מסוים היא זהה, מרובות חלקיקים' במע

B ו Aאם נסלק את המחסום בין

.B ל Aו מולקולות מ ברגע הראשון בגלל התנועה האקראית יעבר

יקטן מפל Aבצד : יתחיל מעבר מולקולות לשני הצדדים, לאחר מכן בגלל התנועה האקראית .מ דינמי"ש הוא יגדל עד שנגיע למצב של Bהחלקיקים ובצד

' א מס"ז. יש כל הזמן תנועה של חלקיקים לשני הכיוונים. החלקיקים בשני הצדדים זהה' מס .ד הוא זהההמולקולות שעוברות לכל צ

. השטף הכללי דרכו יהיה אפסBל Aאם נשים גבול דמיוני בין - דרך הגבול שקבענוB עד Aכדי לקבוע את השטף מ

חוק פיק הראשון ds = -DA dc dt dx

D נותן הערכה למהירות בה חומר נתון בסביבה נתונה מגיע לפיזור שווה –קבוע הדיפוזיה

.במרחב .השטף יהיה גדול יותר, הדיפוזיה גדול יותרככל שקבוע

הוא Dהגורם הכי חשוב המשפיע על , ישנם הרבה גורמים המשפיעים על קבוע הדיפוזיה :לדוגמא. התווך

D = 0.189 cm^2/secחמצן באויר D = 1.09*10^-5 cm^2/sec חמצן במים

מולקולות המים -במים. סדרי גודל מאשר במים4קבוע הדיפוזיה של חמצן באויר גדול ב

D = 0.9*10^-5 cm^2/sec חמצן בשריר. מעכבות את תנועת החמצן .ההבדל בין שריר שהוא רקמה למים אינו גדול

: גודל–גורם נוסף .מולקולה גדולה נעה לאט יותר ממולקולה קטנה

D בוטן> פרופן > אתן

:אופי כימי Dna> Dk התנהגות במים

Mw(Na)=23, Mw(k)=40. ההבדל בין נתרן לאשלגןהאשלגן הוא יון יותר גדול לכן היינו חושבים שהדיפוזיה של אשלגן תהיה איטית יותר מזו

.אך בפועל המצב הפוך. של נתרןביון קטן הקליפה החיצונית . מרחק מהגרעיןR^2/1כוח המשיכה החשמלי הולך וקטן לפי

.תר מיון אשלגןלכן יון הנתרן מושך מולקולת מים יו, קרובה לגרעיןהנתרן מחזיק את המים יותר מאשלגן לכן משקלו האפקטיבי במים יותר גדול והדיפוזיה שלו

.איטית יותר מזו של אשלגן

טמפרטורה יחס בין פרמטרים – Q10. תנועה אקראית נובעת מאנרגיה קינטית שתלויה בטמפרטורה

. מעלות צלזיוס 10שנמדדים בהפרש של .תהליך בטמפרטורהמאפשר ללמוד תלות

D=10 Q 35 -לדוגמא D25 . נמוךQ10תהליך פיזיקלי הוא בעל . תהליך פיזיקלי–דיפוזיה

Q10 ככל שהריאקציה דורשת יותר אנרגיה ). ' וכו3,5( של ריאקציה אינזימטית גבוה יותר . יהיה גדול יותרQ10ערכו של , והאנזים מוריד את אנרגית השפעול

ריכוזמונומרים יוצרים דימרים שנעים לאט , יכוז גבוה יש אינטראקציות בין מולקולות המומסבר

.כ השפעת הריכוז קטנה"בדר. פחות דחיה בין המולקולות, יותר

:2הרצאה

:חוק פיק הראשון . שטח החתך וקצב המעבר, תלות שטף חומר בין שני בקבוע הדיפוזיה

:חוק פיק השניdc = D d^2c dt dx^2

הפתרון הוא . אין לחוק זה פתרון מתמטי. משתנה עם הזמן' מסוימת במע' כיצד הריכוז בנק .י מחשב" ספציפי לתנאים מסוימים מופק ע-מספרי :דוגמא

.C0 הריכוז של המומס נותר קבוע ריכוז אינסופי –מאגר אינסופי של מומס

?ות במרחק מהמאגראיך משתנה הריכוז כתל. Xיש דיפוזיה בציר ב .יהיה פיזור אחיד של המומס במרחב, הריכוז בכל התווך יהיה קבוע שואף לאינסוף t כאשר

.אין כלל מומס במרחב .יהיה טווח הריכוזים בין שני ערכים אלהאפס לאינסוף בכל זמן בין

. ר כמה זמן יקח לריכוז בנקודה זו להגיע לאחוז מסוים מריכוז המאג– מהמאגר Aבמרחק . מריכוז המאגר50% מהמאגר להגיע ל Aלמשל כמה זמן לוקח לריכוז המומס במרחק

י המחשב לפי תנאי "ישנה טבלת קבועים שמופקת ע . מריכוז המאגר50% להגיע ל Aהזמן שייקח לריכוז

t = ka^2 D

ים של כלומר במרחק. בסדרי גודל של תאים–הדיפוזיה הינה מאוד מהירה בטווחים קצרים חמצן לא יעבור בדיפוזיה –דיופזיה היא תהליך רע מאוד בטווחים ארוכים . מיקרונים

.מהריאה לרגל שם החמצן –דם מחומצן מגיע מהריאה או הרגל . הלב וכלי–הובלה ' לכן בגוף התפתחה מע .עובר בדיפוזיה לתא

התמיסה . תהתמיסה החוץ תאית היא תמיסה מימי. הקרום דק מאוד יחסית למימדי התא . אלא מבנה מסודר–קרום התא אינו תמיסה . הפנים תאית היא בעיקרה מימית

קבוע דיפוזיה של DM. דיפוזיה דרכו תהיה איטית יותר מאשר דיפוזיה דרך תמיסה מימית .חומר דרך הממברנה

Dm<<Do,Di: הנחה בסיסית .10µm ניקח מודל תאי רדיוסו –נוכיח שהמעבר דרך הקרום איטי יותר

מ 50%כמה זמן לוקח לריכוז בתוך התא להגיע . COהתא מוקף בתמיסה בריכוז אינסופי CO כאשרD= 10^-5?

t= 6msec .זמן מהיר מאוד.

Co

מכאן שקרום התא הוא t=40/50msecאם נבצע ניסוי אמיתי על כדוריות דם אדומות נקבל בתוך התא עצמו לא – תנוע בתוך התא מאוד מהר –כל מולקולה שנכנסת לתא . גורם מגביל

. קבועCin. יהיו מפלי ריכוזים :חוק פיק עבור הדיפוזיה לתוך התא

ds = -DA dc = -DA (ci-co) dt dx ∆x

:נכתוב את החוק בצורהds = Dm A (Cout-Cin) dt ∆x

ומסים שנכנסים השטף מוגדר כחיובי עבור מ. חוק פיק לדיפוזיה פשוטה בין התא לסביבה .פנימה ושלילי עבור מומסים שיוצאים מהתא

DMקבוע דיפוזיה דרך הקרום . A- שטח פני התא הזמין לדיפוזיה–שטח מעטפת התא .

Dm = P ∆x ds = dC Vw dc = PA(Co-Ci) dt Vw

. כלשהוt עד t=0נעשה אינטגרל מזמן Ci(t) = Co(1-e^(-PA*t)/Vw) + Cio* e^(-PA*t/Vw)

.אם הריכוז ההתחלתי של החומר בתא הינו אפס אזי הצד הימני מתאפס

Cit = 1- e^(-PA*t/Vw) Co

קצב השתנות הריכזו התוך תאי הוא אקפוננציאלי ושואף חומר שעובר בדיפוזיה פשוטה .להגיע לריכוז החוץ תאי

Vw2ln= /2 1t PA

Cin Cout

0.5

t

T1/2

t1/2 : אין . צי מהריכוז החוץ תאי בדיפוזיה פשוטההזמן שבו הריכוז התוך תאי מגיע לחנפח , הזמן הזה הוא קבוע בתלות במערכת בקבוע החדירות. תלות בריכוז החיצוני של המומס

.שטח פני התא, המומסCout = 0התווך התוך תאי הולך ומאבד מומס עד לערך אפס. הריכוז החוץ תאי הינו אפס ,

.דעיכה אקפוננציאלית של המומס התוך תאיτ-1כמה זמן לוקח לריכוז התוך תאי להגיע ל . קבוע הזמן של התהליך/p מהריכוז

.ההתחלתיVw = τ PA

.תהליך זה אינו תלוי בריכוז

:דיפוזיה פשוטה דורשת שני תנאים .תמיד איזון ריכוזים בפנים בוחוץ לאחר זמן מספיק ארוך -1ל אין תלות של הזמן " הנבתהליך בו מגיעים לאיזון הריכוזים באחת משתי הדרכים -2

.בריכוז

.t1/2את ה , לדיפוזיה באותו תאa,b,c מומסים שונים 3נמדוד ל

t1/2(a)<t1/2(b)<t1/2(c) יותר ארוך קבוע החדירות יהיה יותר t1/2לפי חוק פיק ככל ש . Pa>Pb>Pcמכאן נובע ש

.קטןיוסי התאים נוכל לדעת מהו אם נדע מהם רד. יותר גדולt1/2ככל שריוס התא יותר גדול

.ים-Pהיחס של Dm= P ∆x

בתווך המימי בגוף האדם אוב החומרים הם מולקולות קטנות וקבוע הדיפוזיה משתנה בסדר 5-^10*2 ל 5-^10*0.1גודל אחד ונע בין

Cin Cout

1/e t τ

A

B C

t

. בדרי גודל4.5קבועי החדירות בדיפוזיה פשוטה משתנים פי ' הרבה מול–שומנים " אוהב"חומר , י הכימי של המומסקבוע הדיפוזיה של קרום תלוי באופ

.יחדרו' מעט מול–שומנים " שונא"חומר . יחדרו את הקרוםβ = CL Cw

β –קבוע החלוקה . CL -ריכוז בפאזה שומנית . Cw -ריכוז בפאזה מימית . βיהיה יותר קטן עבעור חומרים הידרופוביים .

Com = βCout , Cim = βCin Com – Cim = β (Cout-Cin)

:תיקון חוק פיק עבור ממברנת התאds = DmA(Com – Cim) = Dm β A (Cout – Cin) dt ∆x ∆x

βככל ב . β ל Pבניסוי שנעשה על כדוריות דם אדומות ניתן לראות שיש יחס לינארי בין .יותר גדול החומר יותר הידרופובי

βם החשוב ביותר בקביעת קבוע החדירות הוא הגור.

המים חודרים דרך תעלות . βלמים יש קבוע חדירות גבוה יחסית למה שהיינו מצפים לפי

. חלבוניםds = ds ] P+ ds ]L dt dt dt ds = (Dml βl * Al + Dmp βp * Ap) At (Co-Ci) dt ∆x At ∆x At

Dml -קבוע הדיפוזיה בפאזה השומנית של הקרום . Dmp – קבוע הדיפוזיה במים= קבוע הדיפוזיה בתעלה שבקרום.

βl –קבוע חלוקה בין פאזה שומנית לפאזה מימית . βp –קבוע חלוקה בין פאזה מימית בתעלה לפאזה מימית בחוץ . At-שטח פני התא . Al-שטח פני החלק השומני של הקרום . Ap-שטח פני החלק של התעלות בקרום .

P

A

B

β

:ניסוי

. סוכרוז+כל המים יעברו לכוס המים. לאחר זמן מספיק ארוך כוס המים תתרוקן לחלוטין

.באוויר יש לחץ אדי מיםPw = Xw * Pwo

כפול Xwלפי חוק ראול לחץ אדי המים מעל התמיסה הינו השבר המולי התאים בתמיסה !!!).??מזכיר פיזיקלית בצורה מחרידה. (Pwoים לחץ אדים של מים טהור

בפאזה הגזית יש לחץ אדים גבוה יותר של מים מעל כוס המים הטהורים מאשר מעל הכוס .לכן מולקולות מים גזיות ינועו בדיפוזיה משמאל לימין. עם התמיסה

. יהיה עיבוי מים–לחץ האדים מעל הכוס עם התמיסה יעלה . יהיה אידוי מים–המים ירד לחץ האדים מעל הכוס עם

. זוהי דוגמה לאוסמוזה

סוכרוז מים+מים

:3הרצאה

. דיפוזיה של מים בהיעדר דיפוזיה של מומס–אוסמוזה Π –י הקרום האידיאלי לע מנת " לחץ שצריך להפעיל על התמיסה המופרדת ממים טהורים ע

.זהו הלחץ האוסמוטי של התמיסה. למנוע שינוי נפח CRTΠ = וואת ונט הול משC -איכוז המומסים. R –קבוע הגזים . T –בקלווין' טמפ.

.מולים בליטר מים' מס–מולליות .מולים בליטר תמיסה' מס–מולריות

במקום Cניתן לבטא את , תוספת מומס לא משנה את נפח התמיסה–בתמיסות מהולות .במולליות במולריות

הלחץ האוסמוטי . הוא תלוי גם בסוג המומס, ולים בתמיסההמ' הלחץ האוסמוטי לא תלוי במס .הוא הפוטנציאל הכימי של המים לעומת מים טהורים

.החלקיקים המומסים בו' הפוטנציאל הכימי של המים תלוי במס :אוסמולרית' מע–תיקון לאי אידיאליות

C (osmolar) = Φ * C(molar) .כ החלקיקים בתמיסה" הוא תלוי בסה,את הלחץ האוסמוטי מודדים ואי אפשר לחשבו

לא של טיב המומס אלא של . אוסמולריות הינה פונקציה של הפוטנציאל הכימי של המים .ריכוזו

.כזו אין שינוי נפח' במע, תמיסות איזואוסמוטיות יש בהם אוסמולירות זהה .הפוטנציאל הכימי של תמיסה תלוי באנרגיה חופשית של מים טהורים

מים ינועו ממהיפואוסמוטית . שיש בה תמיסה היפואוסמוטית ביחס לשניה' אם ניקח מע .להיפראוסמוטית

האוסמוטיות של כדורית דם . ונפח התא יכול להשתנות, הקרום של תאי הגוף חדר למים .300mOsאדומה שווה לזו של הפלזמה

ראה הן אך באותו ריכוז של או. מיליאוסמולר סוכרוז ישמרו על הנפח שלהן300א ב "כד .תתפוצצנההריכוז . היא תמשיך לחדור לתוך התא עד להשוואת הריכוזים, א חדיר לאוראה"קרום כד

נפח התא . מים ירצו להיכנס פנימה לתוך התא , 600mOsבפנים יהיה . מחוץ תא לא משתנה .2אמור לגדול פי

היר 1.5א מתנפחת עד "כאשר כד. שוב נוצר הפרש בין ריכוז האוראה בחוץ ובפנים .מתפוצצת

. תמיסה בה התא לא משנה את נפחו–תמיסה איזוטונית .איזואוסמוטיות והמומס לא חדיר: שני תנאים לאיזו טוניות

. סוכרוז היא איזוטונית300mOsתמיסה של . היא איזוטונית300mOs NaClתמיסה של . אוראה היא איזאוסמוטית אך היפוטונית300mOsתמיסה של

. התא בה מתנפח–ת תמיסה היפוטוני . התא בה מתכווץ–תמיסה היפרטונית

.ריכוז הסוכרוז בו התא שומר על נפחו המקורי הוא תמיסה איזוטונית, לפי הגרף

י המומסים "שינויי נפח זמניים נגרמים ע. פ המומס הלא חודר"א נקב ע"הנפח הסופי של כד .החודרים

מ הנפח "רואים שבש. נית אך היפראוסמוטיתל התמיסה היא למעשה איזוטו"למשל בגרף הנ .אך בהתחלה היתה ירידה בנפח וזאת עקב יציאת מים מהתא, שווה לנפח המקורי

).300ריכוז המומס הבלתי חודר קטן מ (בגרף הבא התמיסה היא היפוטונית

.ירידה באוסמולריות של הפלזמה עלולה לגרום לאנמיה

נפח מקורי היפרטונית היפוטונית

איזוטונית

4הרצאה

.י האוסמוזה ותנועת מומס אינם עצמאיים אלא תלויים אחד בשניתהליכאם המים והאוראה ינועו באותו כיוון שטף , הממיס סוחף איתו קצת מהמומס: משיכת ממיס

.האוראה יהיה יותר גדול מאשר אם הם היו נעים בכיוונים הפוכים בתמיסה D2O כאשר שמים .ככל שהמומס חודר יותר טוב שינוי הנפח הזמני יותר קטן

החוץ תאית לא יהיה שינוי נפח בכלל וזאת כי קצב חדירתם של מים רדיואקטיביים זהה לזה .של מים

מפל הריכוזים שלו ומפל , והאוסמוזה תלויה בסוג המומס, הדיפוזיה תלויה באוסמוזה .הריכוזים של המים

Jw = L11∆µw + L12 ∆µs J-זמן' שטח פנים ליח' זרימה ליח. שטף.

∆µs –כימי של המומס' מפל פוט. ∆µw –הכוח המניע לדיפוזיה של מים. כימי של המים' מפל פוט.

Js = L21∆µw + L22 ∆µs

משוואות כלליותJv = Lp(∆p-∆π) – σLpRT∆Cs Js = (1-σ)CsJv + ωRT∆Cs

Jv –נובע עקב תנועה של מים.שינוי הנפח, שטף הנפח . Jw –שטף מים . Js –במומס אך גם בשטף הנפח תלוי . שטף מומס. ∆p –הם אינם יכולים לשנות לחצים , לא קיים בתאים אנימליים, מפל לחצים הידרוסטטי

.הוא קיים בתאי צמחים, בתוכם∆Cs –מפל רכוזי המומס החודר .

Lp-קבוע פיטלרציה .

:Lpמדידת מ כאשר "היא תתנםח ותגיע לש. NaCl של 280mOsהמכילה , Aא בתמסיה "נשים כד

.280mOsמ ריכוז המומסים בכדורית הוא "בש .היא שוב תתנפח. סוכרוזB – 250mOsנעביר את הכדורית לתמיסה

, ידועCout, ידועCin. ידועdv/dt, מתוך שרטוט גרף נוכל לחשב את שינוי הנפח בזמןRT ידועים ,Aניתן להעריך . Lpהוא מחושב בניסויים שיש .עקב מפל לחצים אוסמוטיים בלבד' מודדים בשינוי נפח במע

' ובעצם מצביע על חדירות הקרום למול, בהם שינוי בנפח עקב מומסים לא חודרים בלבד .תעלות המים בקרום' מס\קוטר, תלוי רק באופי הקרוםLpמכאן ש . מים

.אין תלות במומסים מפני שהפ אינם חודריםσטהור בין אפס לאחד' מס.

σ. (כמה מהר חודר המומס החודר ביחס למים. ביחס למיםהוא תלוי בחדירות המומס החודר .מים חודרים הכי מהר מכל המומסים). של מים שווה לאפס

= 1σהמומס אינו חודר . σנותן את האפקט האוסמוטי של המומס החודר .

.זמן מסוימת' יהיה שווה לאפס בנק Jvניסוי שבו ? σאיך מחשבים את σ = CI in – CI out Cs in – Cs out

CI –ריכוז מומסים לא חודרים . Cs-ריכוז מומס חודר .

5הרצאה

JV-מתאר שינויי נפל שהם בעצם שטף מים . JS-מתאר תנועת מומס .

Jv = Lp(∆p-∆π) – σLpRT∆Cs Js = (1-σ)CsJv + ωRT∆Cs

LP-זוהי . תלוי רק בחדירת הקרום למים, רך הקרוםקצב מעבר מים ד, קבוע פילטרציה .בעצם תכונה של הקרום

W- על מנת למדוד אותו צריך לארגן ניסוי בו שטף הנפח . קבוע החדירות של מומס חודר .הוא אפס

Jv=0 --- <Js = ωRT∆Cs הריכוז נמוך על . אוריאה רדיואקטיבית Os 6-^10כדוריות דם אדומות בתמיסה איזוטונית

.מ שיהיה ניתן לעקוב אחריו"אך מספיק גבוה ע, א יהיה שטף נפחמנת שלWתלוי בסוג המומס ובסוג הקרום .

. גבוהW –מומס פולארי בקרום עם הרבה תעלות מים . נמוךW –מומס פולארי בקרום ללא תעלות מים

σ-1ככל שהוא קרוב ל . מצביע על האפקט האוסמוטי של המומס החודר, קבוע הפילטרציה כמעט כמו , וככל שהוא קרוב יותר לאפס חדירות המומס גבוהה. דירות המומס קטנה יותרח

.מיםσבקרום ובחדירות הקרום למים, תלוי במומס.

. אינם חד חד ערכייםω ל σהיחסים בין . קטן יותרσ גדול יותר ωככל ש σ –מדד לחדירות המומס ביחס לחדירות המים .

σu(A)= σu(B)לא ניתן להסיק ש ωu(A)= ωu(B) מקרה ו מניסוי זה אני אנו רואים שבσתלוי גם בחדירות הקרום למים .

_________________

מכיוון שריכוזי המומסים נמוכים הם אינם . כל המומסים משפיעים על שטף הנפח :הנחה .משפיעים זה על זה

Jv = Lp(∆p-∆π) – Σ(j=1,n) σ(j)LpRT∆Cs(j) Js = (1-σ(j))Cs(j)*Jv + ω(j)*RT∆Cs(j)

.משוואת אלה נבנות למערכות מרובות מומסים

_________________

:מעבר נוזלים בין פלזמה לבין הרקמהכדוריות הדם אינן . הפלזמה מורכבת מהרבה מומסים. כדוריות דם+ יש פלזמה בקפילרה

.יכולות לחדור לרקמהכ "חלבונים בד . σj=0מסתבר ש כאשר מודדים את חדירות דופן הקפילרה למומסים שונים

σאך כל שאר המומסים חודרים במהירות דרך הקרום עם , לא חודרים דרך דופן הקפילרה .שהיא כמעט אפס

σ=0.06 בדופן הקפילרה( סוכרוז.( –כלומר משוואת הנפח בדון הקפילרה

Jv = Lp(∆p-∆π)

הידרוסטטי ומפל לחצים חילוף נוזלים בין הקפילרה לרקמה תלוי ביחס בין מפל לחצים .אוסמוטי עקב מומסים לא חודרים

.STARLINGעיקרון זה הוא עיקרון .הלחץ ההידרוסטטי בצד העורקי הינו יותר גבוה מאשר הלחץ בצד הורידי

:מפל לחץ הידרוסטטי לאורך הקפילרה

∆P = Pc – Pt ∆Π = Πc – Πt

Pt-לחץ ברקמה . Pc-לחץ בקפילרה .

י הגבוה בתוך הקפילרה והנמוך בתוך הרקמה גורם לכך שהמים ירצו הלחץ ההידרוסטט .לצאת מהקפילרה לרקמה

יש חלבונים מומסים שאינם יכולים בתוך הפלזמה . אין חלבוניםבנוזל החוץ תאי של הרקמה ישנו לחץ אוסמוטי בפלזמה שמושך את המים . לחדור את הדופן ויוצרים לחץ אוסמוטי

.לחץ קולואידי אוסמוטי חלבונים בפלזמה נקרא לחץ אונקוטי אולחץ אוסמוטי של. בחזרה

מים –מפל הלחצים ההידרוסטטי בחלק העורקי של הקפילרה גבוה ממפל לחצים אוסמוטי

.יזרמו מתוך הקפילרה אל הרקמה) ביחד עם המרכיבים החודרים של הפלזמה( .ל החלבונים גדלריכוז החלבונים גדל ולכן הלחץ האוסמוטי ש, נפל הפלזמה קטן

מים –בצד הורידי של הקפילרה מפל הלחצים האוסמוטי גדול ממפל הלחצים ההידרוסטטי .יחזרו מהרקמה לקפילרה

נפח שנכנס לקפילרה יוצא מהקפילרה אך ההרכב של : באדם נורמלי נפח מחזור הדם קבוע .ל מאפשר חילוף חומרים"המנגנון הנ. הנוזל אינו זהה

לחץ הידרוסטטי

30mmHg

וריד

5mmHg מרחק מהלב

Pדרוסטטי הי Πבקפילרה

אורך הקפילרה

זליגה של חלבונים . דרים את דופן הקפילרה אל הרקמה ומצטבריםלפעמים חלבונים חו .החוצה מקטינה את מפל הלחצים האוסמוטי בין הרקמה לקפילרה ואז יתקבל חוסר איזון

הלימפה האוספת חלבונים ' י מע"הדבר נעשה ע. צריך לסלק את החלבונים מהרקמה .מהרקמה

גם מחלת כבד . וטי בפלזמה יקטןהלחץ האוסמ, מאבדים חלבוני פלזמה–במחלת כליות נוזל נטו יעבור מהקפילרה אל , דבר זה יביא להפרת האיזון. לאיבוד חלבוני פלזמה גורמת .הרקמה

. נוצרת בצקת הרקמה–הלימפה לא עומדת העומס ' כאשר מעבאופן נורמלי לחץ הידרוסטטי ברקמה גדל עד לנקודה בה מפל הלחצים ההידרוסטטיים בין

.מ"מה יאזן את מפל הלחצים האוסמוטי ואז שוב נקבל מצב שהקפילרה לרק .Pc – Pt >> Πc – Πt במצב פתולוגי

).היא מתנפחת, הרקמה בעלת נפח מוגבל(זה גורם לבצקת

:קצב מעבר מומסים דרך קרום תאים

יכול להיכנס לתא דרך תעלות המים רק אם הוא מספיק ) אינו מסיס בשומן(מומס פולארי : שתכונותיהם אינן מתאימות לדיפוזיה פשוטהחומרים אשר חודרים אל תוך התאישנם . קטן

מ לחדור דרך " אינם מסיסים היטב בשומן ואינם מספיק קטנים ע-חדירותם גבוהה מהצפוי. 1 .כן חדירותם גבוה-פי-על-ואף, תעלות המים

רית במפל בדיפוזיה פשוטה השטף תלוי לניא. בדיפוזיה פשוטה שטף המומס הוא לניארי.2 .הריכוזים

Js = 1/A * (ds/dt) ds/dt = AD (Cout-Cin)

. שטף התחלתי שווה לאפסJin = D(Cout)כאשר ריכוז התחלתי בתא

.עבור החומרים המדוברים השטף גדל בצורה שאינה לניארית עד לרוויהלמרות זאת אך . קבוע הדיפוזיה, מסיסות בשומן, גלוקוז וגלקטוז דומים בגודל: ספציפיות. 3

.מגלקטוזלגלוקוז יש חדירות יותר גבוהה L- גלוקוז וD-אך , היינו מצפים שתהיה להם חדירות זהה. גלוקוז הינם איזומרים אופטיים

.L מזו של איזומר 400-500 חדירות גבוהה פי Dבפועל לאיזומר .ישנה ספציפיות למעבר החומרים, מכאן

1mMשטף של , בחדירה לתאאחד את השני חומרים דומים יכולים לעכב : תחרות. 4 . גלוקוז ללא נוכחות גלקטוזmM 1 גלקטוז נמוך משטף של mM 1גלוקוז בנוכחות

המעבירים ) חלבונים בממברנה הפוספוליפידית(נשאים המסקנה היא שהתא יוצר מערכת .חומרים אלה מהסביבה החוץ תאית אל תוך התא ולהיפך

נשא חופשי בשטח הפנים החיצוני , carrierמנשא ממברנלי מערכת טרנספורט זו מורכבת .נשאים אלה יכולים לנוע. נשא חופשי בשטח הפנים הפנימי של הקרום, של הקרום

Js

דיפוזיה פשוטה

Cout

So + Co Ci + Si

CSo CSi

.הנשא יכול לקשור את הסובטרט וליצור קומפלקס יגדל עד SINריכוז , קומפלקס ייכנס לתאיותר , יווצר יותר קומפלקסSoאם מגדילים אם

.SIN=SOUTש .תעבוד בכיוון ההפוך' המעSIאם נגדיל את

הוא לעזור לסובסטרט לעבור את תפקידו היחידי של הנשא –מ "עובדת בצורת ש' המע יותר ויותר נשאים ייקשרו SOככל שנגדיל את . הנשאים בממברנה הינו סופי' מס. רוםהק

פועלים בהעברת ' עד שנגיע למצב של רוויה כאשר כל הנשאים במע, לסובסטרט .הסובסטרט

:מ" קבוע ש–קבוע דיסוציאציה K = [So] [Co] = [Si] [Ci] = k-1 [CSo] [CSi] k1 J =k [So] [Ct] - [Si] [Ct] [So] + K [Si] + K

J –י נשאים" שטף מומס המועבר ע. k–קומפלקב בקרום\ מהירות התנועה של נשא חופשי. K –קבוע דיסוציאציה של יצירת הקומפלקס .

+ נשא (CS –התנאי ההכרחי למעבר סובסטרט מצד לצד הוא היווצרות קומפלקס : הנחה

.)סובסטרט . משוואת דיפוזיה לקומפלקס–השטף Ct=Cout + Csout = Cin + Csin: הנחה

.בחוץ יש סובסטרט בפנים אין, נסתכל על השטף ההתחלתי

J =k [So] [Ct] [So] + K kCt = Jin max

.כשכל הנשאים בצד מסוים משתתפים בהעברה, מקסימום השטף .ט ממברנלישטף התחלתי של מומס המשתמש בטרנספור

Jin = [So] Jin max [So] + K

הכוח המניע של .כל התהליך של מעבר חומרים דרך נשאים בממברנה נקרא דיפוזיה מזורזת

.תפקיד הנשא הוא רק לאפשר מעבר של החומר דרך הקרום. התהליך הוא דיפוזיה מזורזת

Jin = Jin max [Sout] k

K-נמדד ביחידות של ריכוז. וציאציה ומדד לאפיניות קבוע דיס. הוא גם ערך ריכוז הסובסטרט מחוץ לתא כאשר השטף ההתחלתי הוא חצי מהשטף

.ההתחלתי המקסימליבריכוזים נמוכים אפשר לטעות . השטף יתקרב לשטף המקסימליSOUT << KMכאשר

.ולחשוב שדיפוזיה מזורזת היא דיפוזיה פשוטה :נכתוב את המשוואה ההופכית. JMAX את קשה מאוד לקבוע

1 = k * 1 + 1 . Jin Jin max [Sout] Jmax

Jin

Sout>>Km Jin max

Jin max/2

Sout k

1/Jin

1/Jmax

1/[Sout] -1/Km

6הרצאה

So + Co Ci + Si

CSo CSi

.טרנספורט המקלות על המומס לעבור דרך הקרום' התא יצר מע . מומסים דומים יכולים להתחרות על אותו אתר קישור לטרנספורט–תחרות

עיכוב תחרותי .המעכב מתחרה עם המומס על אותו אתר קישור

Jin = [So] Jin max [So] + K

בכמות מספיק גדולה של . אך למומס קשה להתקשר, פר של טרנספורטריםקיים אותו מס .הוא ימלא את כל האתרים בטרנספורטרים ולא יהיה שינוי בשטף המקסימלי, המומס הרצוי

:בעיכוב תחרותיJin = [So] * Jin max [So] + K(1+ I/KI)

I - ריכוז המעכב . KI - המעכב ובין הטרנספורטר קבוע הדיסוציאציה בין.

K שימדד יהיה יותר גדול מה Kה . נקבל שטף מקסימלי– לאינסוף SOאם נגדיל את . האפיניות כביכול קטנה–המעכב מפריע למומס להתקשר . שנמדד ללא המעכב התחרותי

עיכוב לא תחרותי. ו יותרהמומס לא יכול להתקשר אלי, המעכב נקשר לטרנספורטר ומוציא אותו מכלל פעולה

הטרנספורטרים שנשארו לא . ההאפיניות לא תשתנ, )יקטן (השטף המקסימלי ישתנה .י המעכב"קשורים למעכב לא מושפעים ע

Jin = (Jin max * So) * ( 1 ) K + So 1+ (I/KI)

גלוקוז בנוכחות גלקטוז יהיה השטף של. ולכן הם מתחרים אחד בשני, גלקטוז וגלוקוז דומים . עיכוב תחרותי– ךיותר נמו

?איך ניתן לבדוק זאת? נשאים' י אותה מע"האם גלוקוז וגלקטוז מועברים ע :ישנן שתי אפשרויות

.נשאים' י אותה מע"גלוקוז וגלקטוז מועברים ע -1 .נשאים משלו אך ישנה אינטראקציה' י מע"כל אחד מועבר ע -2

.זרתו ניתן לקבוע איזה אופציה היא הנכונהישנו תנאי אחד אשר בע

נבדוק גם את . של גלקטוזK של גלוקוז ו Kי שני ניסויים נפרדים ניתן לקבל את ערכי "ע . של גלוקוזKIיתן לקבוע את נ, העברת גלוקוז בנוכחות גלקטוז

?לטרנספורט של גלוקוז" מפריע"איך הגלקטוז קבוע הדיסוציאציה של . KGAL=KIGAL :אם מדובר באותו טרנספורטר חייב להתקיים

אם תנאי . גלקטוז כמעכב של גלוקוז חייב להיות שווה לקבוע הדיסוציאציה של גלקטוז לבד .טרנספורטרים נפרדות' זה אינו מתקיים אזי קיימות מע

?K1'<K1מה קורה כאשר .מהא תהיה יותר כניסה פני"ז, יווצר קומפלקס בצד החיצוני יותר מאשר בצד הפנימי

עבור אותו ריכוז סובסטרט בשני צידי הקרום תהיה תנועה פנימה ושחרור סובסטרט עד מצב .SI<SOשבו הריכוז בפנים יעלה מספיק כך ש

ניתן להכניס חוסר . הקומפלקס בפנים מתפרק יותר מאשר בחוץ– K-1'>K-1במקרה ו לא ' ליצור מצב בו המעניתן. נראה מצב בו סובסטרט מועבר כנגד מפל הריכוזים–סימטריה

.זה נקרא טרנספורט אקטיבי, תפעל בהתאם למפל ריכוזים .חייבים להשקיע אנרגיה, כאשר מעבירים סובסטרט כנגד מפל הריכוזים

העברה מסדר שניעבור מומסים ניטרליים פוטנציאל כימי הוא . בהעברה אקטיבית תמיד חייבים טרנספורטרים

הנשא נע דרך הקרום .Y ואחד ל X אחד ל -רי קישור לנשא ישנם שני את. בעצם ריכוז יכולים לעבור את הקרום רק דרך Y ו X .כאשר שני האתרים ריקים או שניהם טפוסים

.הנשאµ-י שינוי באנרגיה חופשית"ריאקציה ע. פוטנציאל אלקטרוכימי או אנרגיה חופשית .

.מוכהבריאקציה ספונטנית תמיד נעבור מאנרגיה גבוהה לאנרגיה נ Yאבל אי אפשר להעביר את , Yי העברת "היתה מרוויחה ע' מבחינה תרמודינמית המע

.לבד. X והפסד אנרגטי מהעברת Yכאשר החלבון עובר מצד לצד ישנו רווח אנרגטי מהעברת

.כשהוא ריקרווח במעבר של הנשא /אין הפסדרבה אנרגיה ממעבר מרוויח ה, Y וגם את Xמשיקולים תרמודינמיים החלבון קושר גם את

Y ומפסיד פחות אנרגיה ממעבר X. התהליך הזה יתקיים כל עוד ההפסד האנרגטי מהעברתXי מעבר " יהיה קטן מהרווח האנרגטי עY.

מנצל את האנרגיה שהוא מרוויח מטרנספורט של חומר אחר –הטרנספורט הוא מסדר שני )Y(ם מ להעביר חומר אחר כהגד מפל הריכוזי"ע) במקרה הזהX.(

).המומסים נעים לאותו כיוון (CO-TRANSPORT במקרה הזה היא Y ו Xהעברת . באופן ישיר להעברת חומריםATP טרנספורטר שמנצל –העברה מסדר ראשון

COUNTER-TRANSPORT - לטרנספורטר יש אתר קישור X או Z . הוא חייב לקשור, Xת ההעברה האקטיבית של מניע אZמפל ריכוזים של . אחד מהם כדי לנוע בממברנה

.בניגוד למפל הריכוזים

7הרצאה

.בניגוד למפל הפוטנציאלים המעבר נעשה –בהעברה אקטיבית התא חייב להשקיע אנרגיה :ישנם שני סוגים של העברה אקטיבית

. ישירות כמקור אנרגטי לצורך המעברATP התא מנצל –סדר ראשון – לפי מפל הפוטנציאלים Aו רווח אנרגטי מהעברה של מומס מקור האנרגיה הינ–סדר שני

. בניגוד למפל הפוטנציאליםBרווח אנרגטי זה משמש להעברת מומס Bהעברת מומס , גדול מההשקעה האנרגטיתAכאשר הרווח האנרגטי בהעברת מומס

.תתרחשם שני המומסים עובריCO-TRANSPORTמשאבות אקטיביות מסדר שני יכולות להיות

. המומסים נעים בכיוונים הפוכיםCOUNTER- TRANSPORTלאותו כיוון או חומצות האמינו חודרות . כ בהעברה אקטיבית מסדר שני"חומצות אמינו חודרות לתאים בד

. לתא בצמוד ליוני נתרןרווח האנרגטי מהעובדה ה. ישנו מפל גבוה מאוד של נתרן–נתרן מאוד רוצה להיכנס לתא

מריכוזן 40-50דול מההשקה בחומצות אמינו אשר ריכוזן בתאים גבוה פי שנתרן חודר ג .CO-TRANSPORTזהו מצב של . בחוץ

הסידן הוא שליח משני להרבה . CA ומוציאה NAקיימת בתא משאבה נוספת אשר מכניסה אך הריכוז גבוה יכול , בריכוז נמוך הוא חיוני. בין היתר הוא מפעיל פרוטאזות.תהליכים .מוות של התאלגרום ל

משאבת סידן נתרן הינה משאבה . הרווח האנרגטי בהכנסת נתרן מושקע בהוצאת סידןכמה סוגי . חומצות אמינו שונות זו מזו, אך לעומת זאת. אין יונים מתחרים–פשוטה

?טרנספורטרים יש לחומצת אמינוע בוודאות איך ניתן לקבו.התאים צורכים בעיקר גלוקוז, לסוכרים יש טרנספורטר אחד

?י אותו טרנספורטר"א מועברות ע.ששתי חאינן יכולות להשתמש באותו , )ניטרלית מול חומצית למשל(א השונות מבחינה כימית .ח

.טרנספורטר KM=KIי טרנספורטר זהה הוא ש "א תהינה מועברות ע.התנאי ההכרחי ששתי ח

' מע3ישנן , מכאן. יטרליותבסיסיות ונ, חומציות: סוגים עיקריים 3א ל .ניתן לחלק את ח. קבוצות טרנספורטרים2א ניטרליות .התאים מסוימים יש לח. של טרנספורטרים לפחות

.א ניטרליות מתחרות זו בזו על הטרנספורטרים.חאיזולאוצין , לאוצין, פנילאלאנין, מתיונין-א.התאי המוח יש טרנספורטר שמעביר את ח

המחלה פנילקטנוריה ישנה הצטברות של פנילאלאנין .הן מתחרות זו בזו על הנשא. וואליןשהוזכרה למעלה כתוצאה מכך ישנו ' א אחרות במע.אשר מעכבת את הטרנספורט של ח

.פיגור בהתפתחות

?איך נשמר מפל הריכוזים של נתרן אם הוא כל הזמן נכנס פנימהומחוצה לו בתוך התא K ו NA ריכוזי –היתה הנחה שרקום התאים אינו חדיר ליונים

.קבועיםא שהוקפאו והופשרו שמרו על התפקוד "עם התפתחות בנק הדם עלתה השאלה האם כד

?שלהן

קיים תהליך הדורש . העובדה היא שגם נתרן וגם אשלגן יכולים לחדור את קרום התא ).אבתוך הת(אנרגיה וגורם לכך שריכוז הנתרן יהיה נמוך וריכוז האשלגן יהיה גבוה

מתאים , יש השוואה בין הריכוז התוך תאי לבין הריכוז החוץ תאי–בקירור של אפס מעלות .משנה רק את קצב הדיפוזיה' הטמפ. מעלות37הדיפוזיה קיימת גם ב . לתהליך דיפוזיה

.לא היינו מקבלים השוואת ריכוזים' בהורדת הטמפ, אם הקרום היה לא חדיר למומסים -אך כשנתנו לתא יכולת יצירת אנרגיה. מעלות לא קרה כלום37כאשר חיממו בחזרה ל

. מפל הריכוזים נבנה מחדש–גליקוליזה מעכב (אך הפעם בהוספת יודואצטט , אם חוזרים על אותו תהליך של קירור וחימום

המעכב , אם מחכים זמן ארוך. לא יהיה ניתן לבנות את מפל הריכוזים מחדש, )גליקוליזה .ן שאין בנייה של מפל הריכוזיםרואים עדיי, נעלם

.א תפקדו שוב באופן תקין"ראו שכד', למעATPבהוספת מעט ATPלכן כאשר התא מנצל את שאריות ה , נחוץ לתחילת הגליקוליזה לצורך זרחון הגלוקוזATPשלו הוספת גלוקוז בלבד לא תעזור .

ית מסדר ראשוןי משאבה אקטיב"השמירה על מפל הריכוזים של נתרן ואשלגן נעשית ע . אל התאאשר מוציאה נתרן ומכניסה אשלגן

.בקירור תהליכי מטבוליזם מואטים והתא אינו יכול לשמור על מפל הריכוזים שלו . הנחוץ לפעולת הטרנספורטרATP אשר מפרק את ה ATPASEחייב להיות אנזים

:מ חייב להתקיים" ש–במצב יציב Jd (Na) = Jt (Na)

של נתרן החוצה וכך ) T(של הנתרן פנימה שווה לשטף הטרנספורטר ) D(השטף הדיפוזי .נשמר ריכוז הנצרן קבוע בתא

: אותו תנאי מתקיים לגבי אשלגן Jd (k) = Jt (k)

:תכונות של הטרנספורטר .פקטור בתוך התא- כקוATP ,MGדורש -

140mM Kin

Na in

0 מוסיפים חימום מגיעים 0+ 37+ 37 + 37 לריכוזים קירור37 קירור גלוקוז -גלוקוז יודו+ גלוקוז

ATP חוץ אצטט תאיים

תרופה להפרעות קצב (דיגיטאליס , OUABAINביניהם , גליקוזידים קרדיאליים -כשהם מחוץ אשלגן -שני החומרים האלה מעכבים את הטרנספורטר של נתרן). לב, Kהמעכבים האלה מפסיקים גם טרנספורט . ולא מעכבים כשהם בתוך התא. לתאNA , וגם פעילותATPASE.

מ " שניהם דורשים הימצאות נתרן בפנים ואשלגן בחוץ עATPASEהטרנספורטר וה .לתפקד

הדרישה לאשלגן . חייב להיות נתרן בפנים– ספיציפית לנתרן הדרישה לנתרן בפנים הינה .מוחלף במתכות אלקליות אחרותיכול להיות האשלגן , בחוץ היא פחות ספיציפית

. וגם לטרנספורטרATPASEנכון גם ל . יש משאבות שונות בתאים שונים. הסטוכיומטריה של הטרנספורטר משתנה מתא לתא

נצרך בכל ATPכמה יוני אשלגן מכניסים וכמה , ן מוציאיםכמה אטומי נתר= סטוכיומטריה :ATPיחסים בין מעבר יונים וצריכת . מחזור פעולה של הטרנספורטר

ATP : NA : K 1. 1 : 1 : 1 2. 1 : 3 : 2 3. 1 : 2 : 1

הוא קיים בכל תא בגוף המתפקד כמשאבת נתרן אשלגן אקטיבית ו, בקרום התא ישנו חלבון

.האדם

:תא אפיתל המעי הדק, נתרן וגלוקוז נכנסים אל תוך התא. אקטיבית מסדר שני פשוטה העברה – Aטרנספורט

.מפל הריכוזים של נתרן מכניס את הגלוקוז פנימה . העברה בדיפוזיה מזורזת של גלוקוז– Bטרנספורטר . החוצהNAפנימה K, העברה אקטיבית מסדר ראשון– Cטרנספורטר

ריכוז הגלוקוז , הגלוקוז נכנס מהמעי לתאים בעזרת הנתרן. בזמן ארוחה הנתרן במעי גבוה. הטרנספורטר לדיפוזיה מזורזת של גלוקוז מוציא גלוקוז לכיוון הדם, אי לכך. בתא גדל

.משאבת נתרן אשלגן דואגת להוריד חזרה את ריכוז הנתרן .עי אל הדםכ ישנה ספיגה של גלוקוז מהמ"בסה

מטען – NA. ברגע שיונים עוברים מצד לצד דרך קרום התא יש שינוי בפוטנציאל החשמלי

. מטען שלילי– CL. חיובי :ניסוי

.י קרום החדיר רק ליוני נתרן"שתי תמיסות בריכוזים שונים מופרדות ע נעים גם הם היו, אם הקרום היה חדיר ליוני כלור, יוני נתרן ירצו לנוע משמאל לימין

. משמאל לימין . המעבר של יוני הנתרן משנה את המטען החשמלי של התמיסות

כאשר נבנה פוטנציאל חשמלי המטען החיובי בצד ימין דוחה את הנתרן והמטעו השלילי בצד האיזון הוא –מ הרבה לפני שריכוזי הנתרן ישתוו "נגיע למצב של ש. שמאל מושך את הנתרן

.מלישל מפל הריכוזים ומפל חשמ של יון "מצב ש . EQUILIBRIUM POTENTAIALמ נקרא "הריכוז בו נגיע לש

.י הזרם מימין לשמאל" הזרם משמאל לימין מאוזן ע–הנתרן אין יותר זרם נטו

:משוואת נרנסט (V1-V2)eq = RT ln a2 ZF a1

V1-V2)eq (–מ" מפל מתחים משני צידי הקרום בש. R-ת. קבוע הגזים T-בקלווין' טמפ. Z – ערכיות היון )NA :Z=1 ,CA :Z=2( F – אבוגדרו של מטענים' מס. 96500 – קבוע פארדיי. a-דומה לריכוז, אקטיביות.

.בתמיסות מהולות בהן אנו משתמשים אקטיביות וריכוז הם אותו הדבר .יכוזים של היוןי משאווה התלויה במפל הר"מ ניתן ע"הפרש פוטנציאלים בש

(V1-V2)eq = 58 log C2 Z C1

התוצאה ניתנת . לוג במקום לאן, 25' טמפ, קבוע פארדיי, הצבנו את קבוע הגזים .במיליוולטים' תגיע להפרש פוטנציאלים של הנתרן לפי מש' המע, מ"כזו וניתן לה להגיע לש' אם ניקח מע

).חדיר רק לנתרןהקרום היה . (נרנסטאם ניתן יהיה לחשב את מפל המתחים לפי משוואת נרנסט ולהפעיל אותו במצב ההתחלתי

.לא יהיה כל שינוי ריכוזים במערכת, של המערכת

?על איזה ריכוזים מדובר

:דוגמאבחוץ ייבנה מטען חיובי . יוני האשלגן יתחילו לצאת החוצה, התא חדיר רק ליוני אשלגן

?מתי תפסיק יציאת יוני האשלגן. שליליובפנים מטען .מ לפי משוואת נרנסט"נחשב את המתח בש

(V1-V2)eq = 58 log 50 = -58mV 1 150

?מ" כריכוזים בש150 ו 15האם מוצדק להשתמש ב .הפרש הפוטנציאלים על הקבל תלוי בקיבולו ובמטען שעליו, קרום התא הוא מעין קבל

. ולכן הפרדת המטענים קטנהVC=Qהקיבול של הממברנה הוא נמוך -מ שאותו חישבנו"כדי להגיע להפרש םוטנציאלים של ש

.58MV-כדי לטעון את הקרום ל כמות המטענים שצריכה לעבור מתוך התא החוצה . יוני אשלגן שנמצאים בתוך התא צריך להעביר יון אחד בלבד החוצה100000על כל מ "ר זניח ולכן ניתן להשתמש בריכוז ההתחלתי כריכוז שזהו מפ

כדי לבנות פוטנציאל חשמלי בתאים אנימליים אין למעשה שינויי ריכוזים בתוך התא ומחוצה

הרי ששינוי הריכוזים , למרות שבניית פוטנציאל חשמלי אומרת שיש מעבר מטעו חשמלי. לו .אורטי שתואר קודםכפי שניתן לראות מהניסוי התהינו אנפינטיסימלי

.אם היינו משנים את הריכוזים מחוץ לתא מתח הקרום היה משתנה

האם ייתכן מצב בו פוטנציאל . תאי הגוף חדירים להרבה יונים וישנם הרבה יונים במערכת '?מ של כל יון במע"הקרום שווה לפוטנציאל הש

רק ליון הזה הערך אם התא היה חדיר. מ שלו"ניתן לחשב עבור כל יון את פוטנציאל הש .שחושב היה פוטנציאל התא

מ של כל יון "התשובה לשאלה האם ייתכן מצב בו פוטנציאל הקרום שווה לפוטנציאל הש !היא לא' במע איך

?נקבע פוטנציאל הקרום של תא אנימלי . גם נתרו וגם כלור יכולים לעבור– שתי התמיסות זו על גבי זו –בניסוי

DCL<DNA. ר גבוה מקבוע הדיפוזיה של נתרןקבוע הדיפוזיה של כלוהתמיסה העליונה יווצר . פר יחידת זמן יותר יוני כלור יעברו מלמטה למעלה מאשר יוני נתרן

והוא מבוסס , זהו פוטנציאל דיפוזי. ובתמיסה התחתונה מטען חיובי עודף, מטען שלילי עודף LIQUID JUANCTION –נקרא גם . על שינוי בדיפוזיה של שני היונים

POTENTAIL –המגע בין שני נוזלים בהרכב שונה' נוצר בנק. .נשרטט את תלות הפוטנציאל הדיפוזי בזמן

הפוטנציאל ילך ויגדל עד שהפוטנציאל השלילי שיווצר יגדל ברמה כזו שדיפוזית הנתרן .תהיה זהה לדיפוזית הכלור

אם נחכה מספיק זמן . קצבשניהם נעים באותו, לא יהיה שינוי מטענים, נגיע למצב יציב . שתי התמיסות מגיעות לערבוב מלא–הריכוז יהיה זהה , הפרש הפוטנציאלים מתאפס

ידוע כי חדירותו לאשלגן גדולה . מעביר רק יונים חיוביים-הקרום בררני לקטיונים Pk>Pna .המפל לנתרן ואשלגן זהה. מחדירותו לנתרן

הפוטנציאל . יווצר פוטנציאל, ותר אשלגן יעבורי. בהתחלה שטף האשלגן גדול משטף הנרתןיעכב מעבר אשלגן ויזרז מעבר נתרן נגיע למצב יציב בו שטף האשלגן משמאל לימין שווה

כ אין " בסהIK=-INAמבחינה חשמלית אין שינוי בפוטנציאל . לשטף הנתרן מימין לשמאלהפוטנציאל . ונרן גם כןתמשיך עד אינסוף האשלגן יגיע לשוויון ריכוזים ' אם המע. זרמים

.של הקרום יגיע לאפסמ בו שטף הנתרן שווה לשטף האשלגן נמנע את מעבר יוני האשלגן ויוני הנתרן "אם במצב ש

הגורם המונע את מעבר האשלגן . הרי שפוטנציאל הדיפוזיה ישאר באותה רמה–מצד לצד .NA-K ATPASEוהנתרן מצד לצד הוא משאבת

:וואותבמצב הזה מתקיימות המשI k(d) = -I Na(d) I k(d) = -I k(t) י טרנספורט אשלגן"דיפוזיית האשלגן מאוזנת ע I Na(d) = -I Na(t) י טרנספורט נתרן"דיפוזיית הנתרן מאוזנת ע

מספר האשלגנים שעובר ', אין יותר הפרדת מטענים במע, מ"ברגע שהפוטנציאל הגיע לש. IK=INA: בנקודה זו מתקיים. מצד לצדמצד לצד שווה למספר הנתרנים שעוברים

כך –י פעולה בכיוון ההפוך עבור כל יון "הטרנספורטר מאזן את השטף נטו של היונים ע . נשמר הפוטנציאל הדיפוזי

?איך קובעים את פוטנציאל הקרום

:משוואת גולדמןVm = Vin-Vout = = 58log Pk *Kout +Pna * Naout +Pcl * Clin+ Pmg * Mg^2 out Pk *Kin +Pna * Na in +Pcl * Clout+ Pmg * Mg^2 in

:תנאים למשוואת גולדמןהוא dv/dtהמשוואה תקפה רק לזמנים בהם , תקפה רק במצב בו אין שינוי בפוטנציאל

. אפסבגרף מסומנות הנקודות בהן משוואת גולדמן תקפה עבור תא שפוטנציאל הקרום שלו מתנהג

.גרףלפי ה כלומר המשוואה עצמה לא לא –המשוואה תקפה רק כאשר המשאבות אלקרטרוניטרליות

, היא משאבה אלקרטוגנית 2K:3NA:1ATPלמשל המשאבה . תורמת להפרדת מטעניםצריכים לצרף את תרומת המשאבה למשוות גולדמן כדי לדעת מה . גורמת להפרדת מטענים

. הפוטנציאל בתאאם המאבה . ה קפיצה בפוטנציאל המשאבה תהיה אלקטרוגנית ונראOUABAINאם נשים

. תגרום לפוטנציאל לדעוך לאפסOUABAINהיא אלקטרוניטרלית הוספת ברוב התאים המוליכות לאשלגן . היונים הכי חשובים לפוטנציאל הקרום הם נתרן ואשלגן

שלו היה אם התא היה חדיר רק לאשלגן הפוטנציאל. הרבה יותר גבוהה מהמוליכות לנתרן .ל לגבי נתרן"כנ. מ של אשלגן"פוטנציאל ש

.תרומת כל יון לפוטנציאל תלויה בחדירות שלו 80MV-מ של אשלגן הוא "בתא עצב נורמלי פוטנציאל ש

MV 40מ של נתרן הוא "פוטנציאל שהוא תלוי רק במפל . מ של יון כלשהו"בכל תא בכל רגע נתון אפשר לחשב את פוטנציאל ש

. היוןהריכוזים שלשהתא חדיר גם לנתרן וגם לאשלגן הפוטנציאל שלו נמצא בין שני ערכי פוטנציאל מכיוון

. מ שלהם"שכ בתא עצב החדירות לאשלגן גבוהה "בד. השקלול של שני הערכים תלוי בחדירות שלהם

.לכן אשלגן משפיע יותר על מתח הקרום, מלנתרן. יש כל הזמן זליגה החוצה של אשלגןלכן . מ של אשלגן"מתח הקרום שונה מפוטנציאל ש. ולכן יש כל הזמן זליגה פנימה של נתרןמ של נתרן "מתח הקרום שונה מפוטנציאל ש

.המשאבה מאזנת את הזליגה של שני היוניםאפשר לשנות את . פוטנציאל הקרום יעלה, אם נמנע מעבר אשלגן ונאפשר רק מעבר נתרן

זהו המנגנון בו משתמשת . שינוי חדירות של יונים,י שינוי ריכוזים"פוטנציאל קרום התא ע .העצבים' מע

לכן כלור ייכנס ויצא . בחלק גדול מהתאים אין משאבה השומרת על ריכוזי כלור קבועים .מ שלו יהיה שווה לזה של התא"עד שפוטנציאל ש, בהתאם למפל החשמלי

משתנה –יאל של התא כלומר יון שאין לו משאבה השומרת על המפל שלו יהיה תלוי בפוטנצ .יחד איתו

משפיעים על הפוטנציאל , רק יונים אשר להם יש משאבה השומרת על ריכוז קבוע שלהם .הסופי של התא

.ישפיען על שינויי פוטנציאל זמנייםיונים אשר להם אין משאבה :סיכום

מתח יון שעבורו . מבוסס על יונים חודרים שריכוזיהם נשארים קבועים–ביופוטנציאלים .מ שלו נמצא באיזון"הקרום זהה לפוטנציאל ש

.מ שלו נע וכך תורם להפרדת מטענים"יון שעבורו מתח הקרום שונה מפוטנציאל שבמקרה והיינו , 70-מ הוא "פוטנציאל שק אשלגן ונתרן תורמים לפוטנציאל ואם נאמר שר

אחת למתח של מונעים זרימת אשלגן ומאפשרים רק זרימת נתרן התא לא היה קופץ בבת והוא עוצר את ) מ שלו הוא פוטנציאל המנוחה של התא"ש(מ "הכלור לא יהיה בש. 30

הכלור מתחיל להתחלק באופן פסיבי מחוץ לתא ובתוכו ותורם לעלייה , העלייה בפוטנציאל .30+איטית לפוטנציאל הסופי של

8הרצאה

:מערכת היפותטית

תגיע ' עד שהמע, עם הזמן יתפתח מתח משני צידי הקרום. רום חדיר רק ליוני נתרןהקכל הזמן יהיה זרם דיפוזי משמאל לימין . מ לא יהיה זרם נטו יותר של יוני נתרן"בש. מ"לש

.ןכל הזמן יהיה זרם חשמלי מימין לשמאל שמאזן אותו, לפי מפל הריכוזים .מ של המערכת"המתח על הקרום הוא מתח ש

Veq Na = V1-V2 = 58 log [Na]2 = -58mV [Na]1

מכיוון שהם ריכוזים גדולים ובהשוואה , אפשר להשתמש במשוואה בריכוזים המקוריים .היונים שעברו כדי ליצור את המתח הוא זניח' אליהם מס

למקור מתח חיצוני ומפעילים מתח כדי אם נכניס אלקטרודה משני צידי הקרום המחוברת .MV 58אני צריכים להפעיל מתח של , למונע תנועה של יוני נתרן מצד לצד

מהירות חדירות הקרום לנתרן לא תשנה את ערך הפוטנציאל אלא את מהירות התפתחות .מ תלוי בריכוזים"הפוטנציאל בש. המתח

?מ"האם ייתכן שבתאים כל היונים החודרים יהיו בשA- חלבון. m -מטען שלילי של החלבון .

התמיסה התוך תאית היא תמיסה . בתוך התא יש גם חלבונים שמטענם שלילי .המטענים החיוביים' המטענים השליליים שווה למס' מס, אלקרטוניטרלית

?מ עם שני היונים"האם התא יכול להיות בש. הקרום חדיר גם לאשלגן וגם לכלור :אם כן אזי

Vm = V1-V2 = 58 log k2 K1

.מ של אשלגן"מ עם המערכת מתח הקרום יהיה פוטנציאל ש"אם יון האשלגן נמצא בש : אך צריך להתקיים גם

Vm = V1-V2 = 58 log Cl1 Cl2

.מ עם המערכת"גם יון הכלור צריך להיות בש

:ל" צמ"שני היונים יהיו בשכדי ש

k2/k1 = cl1/cl2 :תנאי

k2*cl2= k1*cl1

' במצב הנתון מס. ישנם שני מספרים שונים שמכפלתם קבועה, נניח שהתנאי מתקיים .החלקיקים מחוץ לתא' החלקיקים בתוך התא יהיה שונה משמעותית ממס

K1 + Cl1 > k2 + Cl2

אם נצא מהנחה . נימלי כשהם שוויםשני מספרים שמכפלתם קבועה סכומם הוא מי K2=CL2שעדיין שומרים על אלקטרוניטרליות מחוץ לתא יתקיים

עקב החלבונים השליליים (K1<CL1אם בתוך התא נשמרתאלקטרוניטרליות ברור ש ).בתוך התא

.K1=Cl+mA: על מנת לשמור על אלקטרוניטרליות בתוך התא ים בתוך התא יותר גדול מאשר מחוץ מספר החלקיק . K1+Cl1<K2+Cl2ואז מתקיים

.התא יתנפח עד לפיצוץ. על מנת לשנות את המאזןלתא ולכן מים ירצו להיכנס פנימהתופעה זו קיימת . מ" אין מקרה שבו כל היונים החודרים יהיו בש–בתאים אנימליים

זהו פוטנציאל דונן והוא מוגדר , שם נוצר לחץ הידרוסטטי בתוך התא, בצמחים . של כל היונים החודריםN"יאל אשר בו פוטנציאל הקרום שווה לפוטנציאל שכפוטנצ

.בכל תא אשר יש בו את האפשרות לקבל לחץ הידרוסטטי יכול להתקבל פוטנציאל דונן) רקמה(בגוף האדם בין הקפילרות לסביבה . בתאים אנימליים לא יתקבל פוטנציאל דונן

.יש לחץ הידרוסטטי ופוטנציאל דונן

LIQUID JUNCTION POTENTIAL . הכלור נע מהר יותר מנתרן ולכן הוא יצור את הפוטנציאל

K1<K2 , NA1>NA2

אם עבור כל יון אשלגן שבורח החוצה נכנס יון נתרן פנימה לא יהיה שינוי מבחינה .PK<PNAכ "בגלל החגירות השונה של הקרום בד. חשמלית

כן בתוך התא עודף מטען שלילי ובחוץ קצב יציאת האשלגן גבוה מקצב כניסת הנתרן ל .עודף מטען חיובי

.מפלי הריכוזים של היונים ועל הבדלי החדירות שלהםפוטנציאל קרום מבוסס על גבוהה מהחדירות לאשלגן פוטנציאל הקרום היה מתהפך יתה יאם החדירות לנתרן ה

).מטען חיובי בפנים ושלילי בחוץ(פוטנציאל הקרום . יגיעו לאיזוןרדיאנט האשלגן גרדיאנט הנתרן וג–בסופו של דבר

).אותו מספר יונים של נתרן ואשלגן משני צדי הקרום. (ייעלםהן מוציאות , של נתרן ואשלגןבתאים יש גם משאבת יונים השומרת על הפרשי הריכוזים

.נתרן החוצה ומכניסות אשלגן פנימה :בפוטנציאל מנוחה צריכים להתקיים התנאים הבאים

1. I=0 . סכום כל הזרמים . זרם חשמלי דרך הקרום בעקבות דיפוזיה הוא אפספוטנציאל הקרום של . הדיפוזיים של כל היונים החודרים חייב להיות שווה לאפס

.אין שינוי חשמלי במערכת. התא קבועהמשאבות . אחרת הפוטנציאל ידעך לאפס. ריכוזי היונים צריכים להיות קבועים .2

.וזי היוניםאגות לשמירה על ריכדו .אלא הם התנאים לפוטנציאל מנוחה קבוע על קרום התא

גודלמןVm = 58log Pk *Kout +Pna * Naout +Pcl * Clin Pk *Kin +Pna * Na in +Pcl * Clout

כ המשאבות על פני הקרום הן "אם המשאבות מעבירות נתרן אחד לכל אשלגן או שסה .ואת גולדמן היתה נכונהאלקטרונויטרליות מש

משואת גולדמן לא - תורמות להפרדת מטענים–אם ישנן משאבות אלקטרוגניות , לעמות זאת .תתן את מתח הקרום

סדר (אך תרומה זו הינהקטנה , פעלותן של משאבות אלקטרוגניות תורמת לפוטנציאל הקרום .מתרומת הדיפוזיה) גודל של מיליוולטים מועטים

.ארת את מתח התא בתנאי מנוחה או משואת גודלמן מתהיא יוצאת מהנחה שכל . היא מבוססת על מפלי הריכוזים של היונים החודרים וחדירותם

.המשאבות התורמות למפלי הריכוזים הן אלקטרוניטרליותאן נרעיל את המשאבה פוטנציאל התא . משאבת נתרן אשלגן: המשאבות החשובות ביותר .ת גולדמןישתנה כך שיתאים למשוא

במידה והמשאבה . תתן קפיצה בפוטנציאלOuabainהוספת , אם המשאבה היא אלקרטוגניתכאשר היא תורעל תהיה קפיצה בפוטנציאל , יוני אשלגן2 יוני נתרן ומכניסה 3מוציאה הרעלת המשאבה תביא , יתר על כן). הרעלת משאבה ניטרלית לא תתן קפיצה. (למעלה

אך התאים , )מ"על היונים ירצו להגיע לש(לפוטנציאל דונןלשאיפה של התאים להגיע .האנימליים לא יגיעו לפונציאל זה ויתפוצצו בדרך

:יחסי המוליכויות בתא Kout= 3mM : Kin= 140Mm Naout= 140mM : Nain = 10mM Clout= 120mM : Clin = 8mM

.מ לכל יון"ש' ניתן לחשב פוט

.מ"אך אחד מהיונים אינו נמצא בש, לאף אחד מהערכים האלהמתח הרקום אינו זהה :ניסוי

מה אפשר . Vm=-68mVהתקבל . מחדירים מיקרואלקטרודה לתא ומודדים את מתח הקרום ?להסיק מנתון זה

במקרה זה לא תהיה שום משמעות לריכוז של נתרן ואשלגן כל , הקרום חדיר רק לכלור-1 .רנהעוד הם לא יכולים לחדור את הממב

.זוהי תוצאה מקרית, של שלושת היונים תורמים לקרום-2הוא עובר בצורה פאסיבית ממקום , לכלור אין משאבה הקובעת את מפל הריכוזים שלו-3

.רק אשלגן ונתרן קובעים את פוטנציאל הקרום. ומסתדר לפי פוטנציאל הקרום, למקום

עקב העובדה שהחדירות . ן פאסיביכלור יתחלק באופ, הקרום' בכל פעם שנשנה את פוט . Ekפוטנציאל הממברנה יהיה יותר קרוב ל , לאשלגן גדולה מזו של נתרן

:ן פי שניים מהחדירות לאשלגן וכלורף חומר אשר מעלה את החדירות לנתראם נוסיVm = 58log 3 + 2 * 140 + 6.3 = 0.8mV 140 + 2 * 10 + 120

ולכן הוא תורם לשינוי הזמני בפוטנציאל מ החדש"ש' ח זמן להסתדר לפי פוטלכלור לוק .0.8mVהקפיצה הראשונית בפוטנציאל תהיה ל . הקרום

Vm = 58log 3 + 2 * 140 = 14mV 140 + 2 * 10 .אפשר לא להתחשב הכלור במשואת גודלמן לאור העובדה שאינו תורם לפוטנציאל הקרום

. מפני שלכלור דרוש זמן להסתדר14mVבשינוי מיידי הקרום אינו יכול לקפוץ ישירות ל מ לחשב את הקפיצה המקסימלית "ולכן כן צריך להתחשב בכלור המשואת גולדמן ע

.הראשונית בפוטנציאל הכלור מאפשר

:ליותאקסיטבי

שמעון מרום' פרופ 1הרצאה

לסף מסוים היא משנה את מצבה מעבר' קסיטביליות היא תהליך שבו כאשר נדחפת מעא

.בתורה שאינה פרופורציונלית למידת הדחיפה . הגוף נדבר על אקסיטביליות במובן החשמלי' מעב

. בתאים שונים ישנם מתחי קרום שונים אך בכל תאי הגוף מתח הקרום במנוחה הוא שלילי –הסטה של מתח הקרום לכיוון שלילי , כגון תא עור ,םבתאים שאינם אקסיטביליי

.היפרפולריזציהאם נעשה הסטה גדולה יותר שוב תהיה , כאשר נניח לקרום הוא יחזור לפוטנציאל המנוחה

.חזרה למתח המנוחה . הסטה של מתח הקרום לכיוון חיובי נקראת דה פולריזציה

כאשר ישנה . בעלי התנהגות מיוחדתתאים מפרישים הם, שרירי שלד, לב, נוירונים במוחאך בהסטה דה פולריזטורית מעל ערך , היפר פולריזציה התנהגותם תהיה דומה לשאר התאים

.כ חזרה למנוחה"ואח, מסוים ישנו שינוי של המתח בתורה עצמוניתפ שונה ברקמות אקסיטביליות "משך פו. המתח שהשתנה עצמונית הוא פוטנציאל הפעולה

.שונות .במוח מילי שניה, מילי שניות200-300בלב התופעה החשמלית מתפשטת –במוח . התופעה החשמלית מתורגמת לכיווץ שריר הלב-בלב

מגיעה לאזור הסינפטי ודורמת לשחרור נוירוטרנסמיטר שיעורר שוב תופעה כזו , לתא העצב .זוהי העברת מידע בתאי המוח. בתא עצב אחר

. אדרנלין–רם לשחרור הורמון פ גו" פו–בבלוטת האדרינל לדוגמא .פ" הפרעה ביצירה או בהולכה של פו–הפרעות בקצב הלב

. פ במוקד האפילפטי המתפשטים לאיזורי המוח השונים" יצירת פו–אפילפסיה .פ"בהרדמה משתקים את היכולת של תא העצב ליצור פו

?ף מסויםפ כשעוברים ס"מהו המנגנון המאפשר את פו? מהו המקור של מתח המנוחה : משוואת נרנסט לאשלגן

Kin-ריכוז אשלגן בתוך התא . Kout-ריכוז אשלגן מחוץ לתא .

.אם היון שלילי אז נהפוך את שבר הריכוזים ? האם תהיה זרימה של יוני אשלגן80mV-אם מתח הקרום הוא

180Mv-ב . י הפוטנציאל החשמלי של הקרום"למרות שמפל הריכוזים הכימי מאוזן ע! לא .אשלגן אמרו לזרום פנימה , 100mVיהיה כוח מניע לשרימת אשלגן

Ik = gk (Vm- Ek) Ik –זרם האשלגן פנימה . gk-המולכיות לאשלגן .

(Vm- Ek) –הכוח המניע .

]Kout[ lnRT = Ek ZF [Kin]

אשלגן יצא . יהיה כוח מניע לזרימת אשלגן20mVב . מנחים שהמוליכות לאשלגן קבועה . החוצה

מתח הקרום עולה , ונעזוב יתפתח זרם אשלגן לתוך התא180- אם נזיז את מתח הקרום ל . מתח המנוחה של אשלגן80-בכיוון דה פולירזטורי עד שנגיע ל .'י היפר פול"נגרום חזרה אל מתח המנוחה ע' אם נזיז את המתח לכיוון דה פול

.60mVפוטמציאל נרנסט שלו הוא , היה רק נתרן' נניח שבמעפוטנציאל המנוחה יהיה הממוצע המשוקלל של , במערכתבפועל ישנם הרבה יונים

.המוליכויות ופוטנציאל המנוחה שלהם פונקציה של החדירות של יון דרך הקרום וריכוזו של היון מהצד שממנו –מוליכות של יון

gα = f[Pα,Cα]. היון עוברפ "צרות פוהמנגנון שתיארנו מאפשר להסביר היפר פול ודה פול אך אינו מסביר את היוו

.מעל סף מסוים

.היפר פולריזציה, אובדן מטענים חיוביים מתוך התא, על עוד הזרם בעל ערך חיובי

. אין שינוי במתח–כאשר הזרם הוא אפס .אם נסטה ממנו אז המערכת תחזור אליו, מתח המנוחה הוא יציב

.זו' אם נזוז ממנה המתח בורח מנק. הזרם הוא אפס–מתח הסף , בנקודת הסף .חזרה למתח המנוחה> זרימת יונים חיוביים מחוץ לתא –שמאלה

.התרחקות ממתח המנוחה> זרימת יונים חיוביים אל תוך התא -ימינה

פולריזציה- דה

פולריזציה-היפר

2הרצאה

מניחים כי הפרשי הריכוזים של נתרן ואשלגן בין חוץ התא לתוכו נותרים קבועים בלי קשר

.למתח הקרום

הכוח המניע מתורגם לזרם יוני , גוררת כוח מניע לזרימת יוני אשלגןEkינה מ סטיה ימבהסטה דה פולירזטורית יוני האשלגן היו יצאים החוצה , אם היה רק אשלגן בתא . אשלגן

).היפר פול(מהתא ומתח התא היה יורד Ena – פונציאל נרנסט של נתרן Ina = gna (Vm- Ena) . שהטיה ממנו תגרום לזרם יונים שיאזן בחזרה את המתחכ יש לתא מתח מנוחה"בסה

.'המתח ילך לכיוון דה פול, אם נחסום את תעלות האשלגן. לכל תאי הגוף יש מתח מנוחה. מתח המנוחה של התא קרוב יותר לפוטנציאל נרנסט של היון המוליכותו גבוהה יותר

).במקרה זה לאשלגן(מתח הקרום במנוחה של תאי הגוף יעבור , ך ויעלהכשאר ריכוז האשלגן בנוזל החוץ תאי יל

.פ"יהיו יותר פו', דה פולEk = 58 log Kout Kin

.' יעבור דה פולVmלכן גם . יהיה יותר חיוביEk, יעלהKoutככל ש

זרם על פני הקרום

Ik

Itot=Ina+Ik

I Na יוני Na יוני זורמים החוצה kזורמים החוצה

Vm Ena מתח מנוחה Ek יוני k זורמים פנימה

ה זורמים פנימNa יוני

Itot

יונים חיוביים יוצאים החוצה

V לעולם לא מתח הסף Vrest

חיוביים זורמים פנימה יונים

חיוביים תגרופ לזרם מטענים ' פול-זו לכיוון היפר' הטיה מנק. לא יציבה' נקודת הסף הינה נק .המנוחה' חזרה לפוט' > פול-חיזוק היפר> מחוץ לתא

מתפתח זרם ' > פול-דה> תתפתח זרימה של יונים חיוביים פנימה ' > פול-קפיצה לכיוון דה ).אף פעם לא' נק(יציבה ' התהליך חוזר על עצמו עד שמגיעים לנק. חזק יותר

תהיה (נקציה משנה את צורתה הפו' פול-נמצאת יותר זמן בדה' ביולוגית ככל שהמע' במעהיא תחזיר אותנו למתח המנוחה , יתפתח זרם יונים חיוביים מחוץ לתא, )Xמעל ציר .המקורי

!). דהה" (אף פעם לא"' התא לעולם לא יגיע לנק

3הרצאה

V = IR

I = g ∆V : של יוניםמוליכות

.ATP, צורכות אנרגיה–משאבות .תעלות .נשאים

Na/K ATPase –היא לא גורמת . פעמים בשנייה100, משאבה שעובדת מאוד לאט .פ"לפו

. לפי מפל הריכוזים\מ להעביר יונים כנגד"נשאים משתמשים בגרדיינטים שיצרו משאבות ע . מעברים בשנייה105סדר גודל של , עובדים יחסית מהר

זהו שינוי מתח . העביר מיליון יונים מתוך התא צריך ל100mVכדי לעשות שינוי מתח של .פ"של פו

היינו צריכים להשתמש , msecפ במשך "מ ליצור פו"אם היינו רוצים להשתמש במשאבות ע .הרבה נשאים\בהרבה משאבות

. יונים לשנייה7^10מעבירות : תעלות .פ"התעלות הן המנגנון היעיל ביותר ליצירת פו

ישנה דרך בה ניתן לרשום . י שינוי מוליכויות בתעלות"פ ע"התאים האנימליים מממשים פו :מוליכות תעלה בודדת בקרום

הזכוכית והקרום הידרופוביים והם (. ונגעו בה בקרום, 1µmלקחו פיפטת זכוכית צרה מאוד ).נדבקים אחד לשני

.זה מאפשר מדידת פעולה של תעלות יוניות בודדות, ניתן למדוד כל זרם דרך הפיפטה . מתחים שונים על פני הקרום ובדקו את הזרם שנוצרקבעו

מ נרנסט של "פוטנציאל ש, מדי פעם נפתחה תעלת אשלגן. כמעט אין זרם100mV-ב . לזרימה של אשלגן לתוך התא42mVיש כוח מניע של . 58-אשלגן הוא

TEA-58-ב . אם אין פולס, ניתן לבדוק אם יהיה זרם. חוסם מוליכות לאשלגן דרך הקרום .לא יהיה זרם, אם הפולס היה של פתיחת תעלת אשלגן

.ההסתברות להיות במצב המוליך גדולה יותר, יש יותר זרם. הזרם השתנה0mVב זרם גדול 50mVב . י מתח הקרום"ההסתברות להיות במצב הפתוח של התעלה משתנה ע

.וםגם הזרם נענה לחוק א. התעלה נוטה להישאר פתוחה כמעט כל הזמן, יותר .התעלה פתוחה לפרקי זמן ארוכים עוד יותר. יש זרם גדול מאוד100mVב

Closed α(v) Open

(v)β α-קבוע המהירות לפתיחת התעלה . β- המהירות לסגירת התעלה קבוע.

גדול יותר משך הפתיחה βככל ש , משך הפתיחה הממוצע משקף את קבוע המהירות לסגירה .הממוצע יהיה קטן יותר

. פעמים בשנייה10 זה אומר שהתעלה מתליחה להיפתח α = 10/secאם αבעוד ש , הולכת וגדלה עם המתחβהולכת וקטנה עם המתח .

.התעלה תרצה להיות יותר במצב פתוח', פול-ככך שהמתח יותר דה

1-Open α(v) Open

(v)β

dO = (1-Open) * α – Open * β dt

. ההסתברות למצב פתוחניתן לחלץ . dO/dt= 0מ "בש

(1-Open) * α= β* Open

β* Open =α – α*Open

α = Open (α + ) β Open = α(v)_____ α(v) + β(v)

.rate/1משך הזמן הממוצע בהתפלגות אקספוננציאלית הינו

.ניתן לדבר על זמנים אופייניים

במתח מאוד חיובי . מאוד דומיננטיβ, מתח מאוד שלילי הרלקסציה מאוד מהירהב

. מאוד דומיננטיα, הרלקסציה תהיה מאוד מהירהא מרכיבות תת . ח500, פעמים6חלבון החוצה את הממברנה : מבנה תעלת האשלגן

. תת יחידות מרכיבות את התעלה4. יחידה

Rate 1/msec

(v) α (v)β

τ

. נדחף החוצה4הסגמנט ה ' פול- יש דהכאשר. א טעונה חיובית. ישנה ח4בגמנט ה .במתחים חיוביים מאוד כל התעלות תהיינה פתוחות. תעלת האשלגן מאוד סלקטיבית

.במתחים שליליים מאוד רוב התעלות תהיינה סגורות .הכוח המניע הולך וקטן' פול-ככל שהכיוון יותר היפר. במתח מאוד חיובי יש כוח מניע

מגייסים יותר ויותר תעלות עד , הכוח המניע הולך וגדל' פול-ככל שהכיוון יותר דה . הכוח המניע היחידי יהיה המתח– הגרף יראה לניארית –שנגיע למקסימום תעלות

במתחים של פוטנציאל מנוחה ההסתברות שתעלות לנתרן יהיו פתוחות נמוכה משל .אך תעלות הנתרן נפתחות יותר מהר מתעלות האשלגן. תעלות אשלגן

.ההסתברות לפתיחה קטנה, רוב התעלות סגורות100mV-ב . תעלת הנתרן פתוחה כמעט כל הזמן0mVב .אך התעלות פתוחות כל הזמן, כוח מניע קטן50mVב

:'פול-בדה .הזרם ישתנה רק עם הכוח המניע' בדה פול Enaאחרי , לא יהיה זרםEnaב

. המניע גדולאך הכוח, ההסתברות לפתיחת תעלות קטנה מאוד' בהיפרפולזרמי נתרן ואשלגן שווים בעוצמה , הסף יש איזון בין תעלות נתרן ולתעלות אשלגן' בנק

.אך שונים בכיוון :נסכם את הגרפים של נתרן ואשלגן

טרמינלי של התעלה יש מבנה כדור ושרשרת שיכול N בקצה ה –בתעלת הנתרן .הקישור באפיניות גבוהה מאוד. להקשר רק אם התעלה פתוחה

.הוא חוסם מעבר יונים בתעלה, קשה לו להשתחרר, כאשר הכדור נקשראך מכיוון שהתעלה תלויה במתח אז גם קישור הכדור תלוי , הכדור עצמו לא תלוי במתח

.במתחי כדור האינאקטיבציה והזרם תלוי בשרם "כאשר תעלות הנתרן נפתחות כולן נחסמות ע

.האשלגןתעלות האשלגן יותר פעילות , החל מערך מסוים תעלות הנתרן זמינות –' היפרפול

.בפוטנציאל המנוחהתעלות הנתרן עדיין לא (, קלה מפוטנציאל המנוחה אשלגן יוצא החוצה' פול-בדה

.המנוחה' וחזרה לפוט' פול-יש היפר) פעילותכל עוד זרם האשלגן החוצה , יותר גדולה גם תעלות הנתרן מתחילות להיפתח' בדהפול

.רן פנימה יש חזרה למתח המנוחהחזק מזרם הנת > 'פול-יש הגברה של הדה> יש יותר תעלות נתרן פתוחות , הסף' ברגע שעברנו את נק

.יוני נתרן נכנסים יותר מאשר יוני אשלגן יוצאיםתעלות , בגלל מנגנון האינאקטיבציה של הכדורים, בשלב זה נסגרות תעלות הנתרן

.חוזרים למתח מנוחה, ה מהתאאשלגן יוצא החוצ, האשלגן דומיננטיותלתעלות הנתרן שבו הכדור יוצא ותעלות הנתרן " החלמה"פ צריך שלב "לאחר תהליך פו

שבו תעלות , חזרה לפוטנציאל המנוחה' בשלב זה אשלגן כבר גרם להיפרפול. נסגרות . המאוד דומיננטיβנתרן סגורות בגלל ה

4הרצאה

INa = gNa (Vm- ENa)

outNa log 58 = ENa Na in

.גולדמן' לפי מש, במנוחהVmנניח

GNa –היא פונקציה של מתח, המוליכות לנתרן בקרום. GNa = N * γ * P open * P not-inactivated

N –תעלות הנתרן בקרום' מס. γ –מוליכות תעלת נתרן אחת כשהיא פתוחה .

P open –ההסתברות שתעלה תהיה פתוחה . P not-inactivated –אקטיבציה- ההסתברות שהתעלה לא נמצאת באינ.

:מתקיים, להירגע' מ כאשר נותנים למע" בש

Open = α(v)_____ α(v) + β(v)

).זה גם תלוי במתח.(צריך שתעלות הנתרן יהיו אקטיביות ולא רק פתוחות

1-Open α(v) Open k1 inactive

k-1 (v)β

כדי שהחלבון יהיה תלוי במתח צריך להיות , האינאקטיבציה עצמה אינה תלויה במתחאך יש תלות במתח כמו שאמרנו בגלל . מטען בחלק של החלבון שחוצה את הקרום

.סגירת התעלה במתח\תלות פתיחת .למצב אינאקטיביהתעלה עוברת ' פול- ככל שהולכים לדה–כשהתעלה פתוחה

GNa = N Na * γ Na * m(v) * h(v)

m -הסתברות של תעלות נתרן להיות במצב פתוח . h-הסתברות של תעלות נתרן לא להיות במצב אינאקטיבי .

:ההסתברות שהתעלה תהיה במצב פתוח

1-m αm(v) m

m(v)β

:ההתסברות שהתעלה לא במצב אינאקטיבי

1-h αh(v) h h(v)β

.של הנתרן h(v)β ו αm(v) ,m(v)β , αh(v) מסוים את Vmנחשב עבור עבורו מצאנו את Vmלפני המעבר ל , אחרי הרבה מאוד זמןVהיתה ב ' נניח שמע .ל"הנתונים הנ

dm = (1-m) * αm(v) – m * βm(v) dt

:Vm ההסתברות לתעלה להיות פתוחה עבור m new = m old + dm h new= h old + dh

. החדשיםh ו mחישבנו את :נחשב את זרם הנתרן

I Na = N Na * γ Na * m new * h new (Vm-Ena)

.ניתן לבצע אותו חישוב עבור תעלות אשלגןn-הסתבורות של תעלת אשלגן להיות במצב פתוח

I k = N k * γ k * n new (Vm-Ek)

… + I tot = I na + I k: כלל הזרם

הקרום הוא כמו קבל . לפי הזרם ניתן לחשב את השינוי במתח הקרום במילי שנייה . במעגל חשמלי

dvC -= Ic dt

Itot- = dv C dt C - קבוע–קיבול הממברנה .

Itot –זרם כולל של יונים דרם הקרום . Vnew = Vold - dV

5הרצאה .צריך לקבע את המתח, מ לדעת מה הם הפרמטרים האופייניים לכל מתח"ע

:קיבוע מתחאחת מודדת את המתח והשנייה מזרימה זרם מתאים , מכניסים לתא שריר אלקטרודות . לשמירה על המתח בערך הרצוי

TTX –חוסם תעלות נתרן . TEA –חסם לא ספציפי לתעלות אשלגן . .סום תעלות נתרן ואשלגן נשאר רק עם זרמי זליגהאם נחישנו זרם , תחילה. ל נגד וקבל המחוברים במקביל' הזרמים ניתן להשוות למע' את מע

כאשר הקבל נטען אין הפרש מתחים בין ענף הקבל למקור . קיבולי אשר טוען את הקבל .המתח

. ם דרך הקבל בהתחלהיותר זרם יעדיף לזרו, ככל שהפולס של הקפיצה במתח גדול יותר .הזרם דרכו קטן עד שהוא נטען לגמרי, ככל שהקבל נטען . זהו זרם זליגה–ושאר הזרם דרך נגד , הזרם דרכו אפס, כאשר הקבל טעון

.הפסקת המתח גורמת לפריקת הקבל :TEAכאשר נסיר חסימת

.רוב הזרם ילך דרך הקבל-1 .לאחר שהקבל נטען יהיה זרם זליגה וזרם אשלגן-2 .הזרם יישקף את הגעת תעלות האשלגן למצב החדש, אם המתח קבוע-3

.האכלוס של המצב הפתוח משתנה, β ו αשינוי המתח משנה את α+ β = 1/(τ( מ הוא " משe/1המצב להגיע ל

. עבור כל אחד מהמתחיםβ ו αניתן את . זרם נתרן אל תוך התא:יפתחו תעלות הנתרן' פול-דה, כאשר נעשה שינוי

.חזקה יותר האקטיבציה והאינאקטבציה מהירות יותר' פול-ל שהדהככתעלות הסידן . הוא תרום לזרם מעורר כמו נתרן, פ" סידן משתתף ביצירת פו–בלב

–בתא קוצב , פ ספונטני"ללב יש פו. עוברות אינאקטיבציה לאט יותר מתעלות הנתרן .פ"להגיע לפויחסי זרם מתח שונים מאלה של תאים הזקוקים לרמת סף כדי

.פ בלב" כל הזמן מקבלים פו.תהיה זרימת יונים פנימה' פול-גם במתחים היפריש אינאקטיבציה וחזרה למתח ' פול-בדה. 'פול-זרם פנימה של מטען חיובי גורם לדה

.התחלתיהמתח . ישנה דעיכה במתח כתוצאה מהמרחק. אקסונים–לנוירון יש מבנים מאורכים

.e^ (x/λ)דועך לפיX-התנגדות , התנגדות לזרימה דרך הקרום, מרחק אופייני לדעיכה כפונקציה של הקוטר

.לזרימה בצינוראך , פ מחוט השדרה לכף הרגל"צריך להעביר פו, שניות- מילי10פ הוא כ "משך פו

.1mmפ הוא "מרחק הדעיכה של פו .י מיאלין"ע, בצורה מאוד דרמטית Rmהפיתרון הביולוגי הוא הגדלת ה

.הוא מונע זליגה החוצה של הזרם, מיאלין עוטף בשכבה שומנית את רוב האקסוןהכאן יש תעלות נתרן (פ חדש " אשר מאפשרים יצירת פוnodesלאורך האקסון ישנם

. אחת לשנייהnodeפ קופץ מ "פו). ואשלגן .ההולכה איטית ואפילו חסומה, ללא עטיפת מיאלין

6הרצאה

:רשת נויורוניםישנם . ין שני תאים יכולה להיחת אינהיהביטורית או אקסיטטוריתסינפסה ב

GABAונירויטרנסמטרים אינהיביטוריים כמו , נוירוטרנסמיטרים מעוררים גמו גלוטמט .שנקשר לתעלות כלור שפועלות כמרסןכאשר . פ"מקרבת את התא לסף של פריצת פו\חשוב לדעת עד כמה הסינפסה מרחיקה

.פ" זה מספיק ליצירת פו– 1 המשקל הסינפטי שווה לאם הוא מאוד גדול צריך להפעיל פחות . במערכות שונות המשקל הסינפטי שונה

סינפסות 50שתריך כ , ישנם גם סינפסות עם משקל קטן.פ"מ לקבל פו"סינפסות ע ).יש תלות בקינטיקה, הסכימה היא לא לינארית. (פ"במקביל כדי להפעיל פו

. פ קרום" מילישניות לייצר פו5לוקח עד . ע הזמן של הקרוםי קבו" נקבעת ע–בו זמנית .פ" אחרים כדי לדחוף עוד לכיוון הסף לפריצת פוinputsבזמן זה ניתן להכניס מבנה הרשתות יכול להיות גבישי . אלא על רשתות של תאים, לא מדובר על תא אחד

. clustersאו ארגון של ). כמו בלב(ומסודר . המרחק לא יגדל ככל שהרשת גדלה, ת רנדומלי לחלוטיןהארגון יכול גם להיו

ומשכונה לשכונה קיים ". שכנים "– שונים clustersבגוף הרשת מסתדרת בצורה שיש והמרחק בין , גבוהclusteringיש מקדם . קטן של נוירונים המקשרים בין שתיהן' מס

. הוא קצרclustersשני integrate and fireמשתמשים במודל ,קינס'ברשתות לא משתמשים במודל של הדג - 5msec למשל –נחליט על פרק זמן מסוים . שעושה אינטגרציה ומחליט על פעולה

עבר ∆tאם בזמן . t של הנוירונים אשר פעלו עליו בזמן inputsכ ה "ונבדוק מהו סה – לא יורה σ= 1-יורה (לנוירון יש רק שני מצבים . פ אז תהיה ירייה"מספיק בשביל פו

0=σ .( צריך להחליט מה יהיהσ ב t + t∆ . σ אם סכום האינפוטים יהיה גדול 1 יהיה .מהסף

i(t)Θ > (j)σ (ij)*ωΣ 1 if ) = t + t∆( σ else 0

).N עד 1מ (הנוירונים ברשת ' ל הוא לפי מס"הסכום הנ

. התא אינהיביטורי1ω- = ואם , טטורי אז התא הוא אקסי1ω = אם i(t)Θ – הסף של הנוירון ה Iפ" לייצר פו.

תישאר ' המע∆t + t שווה לחלק שירה בזמן tאשר בה החלק שירה בזמן ' אם ישנה נק .במצב זה לנצח

t + t)∆E( קו השוויון

1

E(t) 1

עולים למעלה עד . tנוירונים ירו בזמן ' מס, נתנו פולס מסוים: צורת הסתכלות על הגרף את אותו גודל מקטע מעבירים t + t)∆(Eובודקים מהו ההיטל על ציר , גרףשפוגעים ב

ושוב עולוים עד לפגיעה בגרף ואז . כי זה מה שיעבור בפעם הבאהE(t)אפס לציר ' מנק .הגרף תלוי בסוג התא. שוב מעבירים וכן הלאה

כל פעם .בצעד הבא יפעלו פחות, נוירונים יופעלו' שי סיכוי טוב שמס , 30אם נפעיל הנוירונים הפועלים ' מס. וכל עוד אנחנו מתחת לקו השוויון אנו נחזור לאפס, יורדיםכמו כן , יציבה' המקסימום היא נק' נק. ∆t + t קובע כמה נוירונים יופעלו בזמן tבזמן בשביל לעבור אותו הגרף יהיה יותר inputצריך יותר , אם הסף גבוה יותר. האפס' נק

.נמוךבודקים מהו מצב . וא רציף) בדיד(על רשת נוירונים בתור משהו דיסקרטי מסתכלים

. הרשת במרווחי זמן שוניםהסיבוב סביב , בדיוק1-אם השיפוע הוא . האדומה בגרף' הנקהשיפוע סביב נדבר על

תהיה התכנסות 1-אם השיפוע מתוך יותר מ . )יש שני פתרונות (יימשך עד אינסוף' הנקהרשת תתן , יהיה מגוון עצום של פתרונות1-ם השיפוע תלול יותר מ וא. יציבה' לנק

.נקבל התנגות כאוטית שהיא לא רנדומלית אך נקבעת לפי פונקציה. מגוון של הפעלותהפתרון של הרשת זה . התעלה היא אלמנט של הנוירון, הנוירון הוא אלמנט של הרשת

.בעצם כמה יורים .היחס בין אינהיביציה לאקסיטציהמהסף ומ, השיפוע מושפע מחיבוריות

סינפסה קי שילר'ג' דר

1הרצאה

משוב חיובי של תעלות הנתרן יוצר אות מוגבר . אין יחס לניארי בין הגירוי לתגובהכאשר עברנו את הסף האות המתקבל הוא אות בעל משרעת . שאינו פרופורציוני לגירוי

.בין נויורנים שכנים ישנם מרווחים. שמתקדם לאורך האקסון, קבועהפ המגיע "הפו. התווך הוא מוליך, )בעיקר נתרן(בתווך הבין תאי יש מים עם מלחים

לסוף האקסון אמור לפגוש תווך מוליך והאות אמורה לכאורה לעבור לנוירון הבא ללא .כל בעיה

, ד נמוכהההתנגדות הבין תאית מאו. אום9^10התווך התוך תאי הוא בעל התנגדות כ .ולכן הזרם יעדיף לזרום בין התאים ולא ולהיכנס לתוך התא

סדרי גודל בין כמות הזרם שנוצרת בתא אחד והזרם שיגיע לתא 4ישנה ירידה של .השכן

:פ"אסטרטגיות להעברת פוות מיוחדות בין תאים עם רצף ציטופלזמטי בין שני תאים תעל, סינפסה חשמלית -1

.וזרם יכול לעבור בקלות ביניהםי "פ ומשחחר טרנסמיטרים כימיים שנקלטים ע"הזרם יוצר פו: סינפסה כימית -2

.ממברנת התא השכן ועובר התמרה לסיגנל חשמלי .רוב הסינפסות הן כימיות

:סינפסה חשמלית

חצי . connexinהן בנויות מחלבון . Gap Junctionsברות בין ממברנו של תאי סמוכים מח .סינפטי וחצי אחר בתא הפוסטסינפטי-מהתעלה נוצרת בתא הפרה

.connexonכל חצי תעלה נקרא .connexinכל תת יחידה בנויה מחלבון ה , תת יחידות6כל קוינקסון בנוי מ . ננומטר3.5 - קטן מאודGJבמרווח שבאזור ב

: ות של התעלותתכונות חשמליגם זרמים חיוביים וגם שליליים , GJישנו מעבר של מתח בין שני תאים המחוברים ב

.פ להעברת זרם ומתח בין תאים שכנים"לא חייב להיווצר פו. עוברים את התעלותפ לא עוברים מתא אחד לתא "פו, הזרמים הם תת ספייםGJבין תאים שאינם מחוברים ב

.שכןגם זרמים חיוביים וגם , יש גרף לניאריGJן שני תאים המחוברים ב בי: יחס זרם מתח

.יש התנגדות קבועה, שליליים עוברים בין שני התאים .בסינפסה אין זרימה סימטרית בין שני צידי הסינפסה לזרמים חיוביים ושליליים

כמעט לא עובר זרם לנוירון ' פול-כל עוד שינוי המתח באקסון נמצא בתחומים היפר .וטוריהמ

.הסינפסה מעבירה זרם כך שיש מתח חיובי חזק בין תא אחד לתא שני גל סינוס נתנו. משינוי הזרם שנוצר בתא אחד יעבור לתא השני100% > 100%צימוד

מרבית הזרם עובר . של שינוי הזרםבתא אחד ומדדו תדירויות שונות בתדרים מאוד נמוכים .צימוד גדול. 1עת בתא קרובה למשר2המשרעת בתא . 2 לתא 1מתא

הלכה 2המשרעת שנמדדה בתא , המעבר קטן–ככל שתדירות שינוי הזרם היא גבוהה יותר .צימוד קטן, 1וירדה לעומת תא

כלומר מעביר תדרים נמוכים במהימנות גדולה ומסנן , low pass filter עובד כ GJה .תדרים גבוהים

כ "בד. פ"ות שעובר בין תאי עצב הוא פוהא. העצבים לא עוברת בגלי סינוס' כ מע"בד .פ"עוברים תדרים שונים של פו

פ בתא " יש פוטנציאל כמו פו1 בתא פ שנוצר"על כל פו, פ בתדר כלשהו" נוצרו פו– 1בתא רק חלק קטן מהמשרעת עובר מתא אחד , המשרעת מאוד נמוכה2אך ההבדל הוא שבתא , 2

.לתא שניישנה משפחה של עקומות המייצגות . פ"מו תעלות פולא כ, יש תלות במתחGJלתעלות ה

.תלות של מוליכות התעלה במתח . חלבוני קונקסין שאינם זהים20זוהו כ . כל עקומה היא חלבון קוניקסין אחר

חלבון הקוניקסין יודע לשנות קונפורמציה כתלות במתח וכ הוא מגדיל או מקטין את מוליכות .תו סוג של קונקסיןכ תעלה תהיה בנויה מאו"בד. התעלה

ברובן עדיין . GJיש ירידה במוליכות כתלות בשינוי במתח ב ' פול-ודה' פול-במתחים היפר .נשארת מוליכות מספיקה על מנת להעביר יונים בין תא אחד לתא שני

.ישנם חלבוני קונקסין שהם תלויים יותר במתח יותר מאחריםGJכמו קטנות ' מסוגלות בנוסף ליונים להעביר מולcAMP, GTP .צבע ' ניתן להעביר מול

.GJ - מאפשר איתור של ה–פלורסנטי במעבדה נמוך סוגרים את PHסידן גבוה ו , GJישנם חומרים מסוימים אשר סוגרים את את ה

.התעלהי סגירת ה "מנתקת את התא מסביבתו ע' המע, יורד בתאים העומדים למותPHסידן עולה ו

GJ. ?2 איזה חלק יגיע לתא 1אם נזרים זרם לתא

:2 לתא 1אם יש גרדיינט מתח כשהמתח יגיע מתא V2 = R2 = k12 V1 R1+R2

.התנגדות הצימוד חשובים להגדרת מעבר המתח+ יחסי התנגדות בין התאים

V1 = R1 = k21 V2 R1+R2

?העצבים' במעGJאיפה נמצא ה

.GJהמתאים המעבירים גירוי מחוברים ב , קסבמהלך ההתפתחות בילוד בקורטהתאים האקסיטטוריים העיקריים , התאים העיקריים בקורטקס הם תאים פירמידליים

.בקורטקס . מהתאים בקורטקס הם תאים אקסיטטוריים80%-90%

נצבע באותו חומר הרבה תאים מסביב . בחומר צבעד מילאו תא פירמידלי אח–בניסוי .צבע

.GJ רשת של תאים המקושרים ב –לידה יש צביעה של הרבה תאים ימים אחרי ה3 . הולך וקטןGJהתאים המחוברים ב ' מס, ככל שהקורטקס מתבגר

ישנם הרבה סוגי . GJבחיות המבוגרות התאים האינהיביטוריים בקורטקס מחוברים ב .הסוגים השונים אינם מחוברים. תאים אינהיביטוריים

.GJהמחוברים בינה לבין עצמה ב כל תת סוג יוצר רשת תאים

:סינפסה כימית

תעלות : בקצה האקסון התפתחו מבנים מיוחדים.קצה האקסון הפרה סינפטילפ מגיע "פופתיחת ' > פול-דה> פ בקצה האקסון "פו. שלפוחיות שאוגרות טרנסמיטור כימי, סידן

.םסידן נכנס פנימה לאקסון לפי מפל הריכוזי> תעלות סידן תלויות מתח ממברנת האקסון ושפכים אם קצה םהשלפוחיות מתאחות ע> בתוך התא סידן עולה

עובר דיפוזיה אל תא העצב , הטרנסמיטר משתחרר–תוכנן למרווח החוץ תאי .הפוסטסינפטי

יש פתיחת תעלות . ומתקשר אליהם, הטרנסמיטור מגיע בקצה הפוסטסינפטי לרצפטור Exitatory post synapticמתח זה נקרא ', דה פולזרימת יונים חיוביים פנימה ו> נתרן

potential. –אין מעבר חשמלי . מהפרה סינפטי לפוסט סינפטי, מעבר האינפורמציה חד כיווני

.הכיווניות ברורה .בתא הפרה סינפטי נראה בקצה האקסון את השלפוחיות האוגרות את הטרנסמיטר הכימי

בצד . זהו מקום הרצפטורים, נה נראית כההבצד הפוסטסינפטי הממבר, באיזור הסינפטי .יש שם חלבונים מיוחדים, הפרה סינפטי יש גם ממברנה כהה

:סינפסת עצב שריר

. תא פרה סינפטי–נוירון מוטורי . תא פוסטסינפטי-תא שריר

.י סעיף מוטורי אחד בלבד"כל סיב שריר מעוצבב ע, לסינפסה זו יש מבנה מיוחד .end plateאתר ה , ור מסוים בשרירי איז"הסינפסה נוצרת ע

.synaptic bouton –לכל סעיף יש התעבות בקצהו . האקסון מתפצל לסעיפים קטנים .אשר מכיל את כל מה שדרוש למעבר אינפורמציה

בצד הפוסטסינפטי , תעלות סידן תלויות מתח, בכל בוטון יש שלפוחיות סינפטיות בחלקם – junctional foldsוחדים התפתחו בשריר באתרים הסינפטיים מבנים מי

.העליון יש רצפטוריםBasal laminaמכילה הרבה חלבונים חשובים . מקיפה את השריר )AchE.(

2הרצאה

. ננומטר20בסינפסה כימית מרווח הסינפטי הוא כ

פ שמגיע לקצה העצב הפרה סינפטי עד שרואים תגובה בתא "מרווח הזמןבין פו .ההשהייה אורכת ב מילישניה, synaptic delayסינפטי נקרא הפוסט

הרבה יותר מהירה מסינפסה . בסינפסה חשמלית אין בשהייה סינפטית שניתן להגדיר .כימית

סיב . end plateאזור ה , מוגבלת לאיזור ייחודי על גבי השריר, סינפסת עצב שריר .לה יש התעבויותלסעיפים א. סעיפים קטנים באיזור זה' העצב מתפצל למס

קיפולים של הממברנה junctional foldsהשריר שסמוך לבוטונים מכל בעומק הקיפולים יש תעלות . בהפ מופיעים רצפטורים לאצטילכולין. הפוסטסינפטית

.נתרן תלויות מתח. צמודה לסיב השריר ועוטפת אותוbasal laminaבמרווח הסינפטי יש ממברנה חשובה

. שמסיים את התגובה הסינפטיתAchE, מכילה חלבון חשובAchכדי . פ"כמעט כל גירוי יוצר פו', פול- נקשר לממברנה הפוסטסינפטית וגורפ לדה

הנקשר curareפ ניתן להשתמש ב "להפריד בין פוטנציאל פוסט סינפטי לבין פוהתגובה . יש מעט קישור, לרצפטוריםAchמונע קישור של , Achלרצפטורים ל .פ"ת קטנה מתחת לסף של פוהפוסטסינפטי

. לרצפטור Achהתגובה הסינפטית מתרחשת בעקבות קישור ה פ הינו "פו. נעשה רישום באיזור הסינפסה ולאורך השריר של מעבר הפוטנציאל הסינפטי

.אות בעל משרעת קבועה המתקדם ללא דעיכהיש דליפה . הפוטנציאל הסינפטי דועך בגלל התכונה הבסיסית של הממברנות הביולוגיות

ויש דעיכה אקספוננציאלית של המתח לאורך " קבל דולף"של זרמים למרווח הבין תאי .סיב השריר ככל שמתרחקים מהסינפסה

EPSP:

משנים את המתח ורושמים את הזרם הסינפטי , נותנים גירוי פרה סינפטי לסיב העצב .0mVמתקבל גרף לינארי שחותך את ציר המתח בערך ב . בכל מתח

. נרנסט השווה לאפס' אין פוט) סידן וכלור, אשלגן, נתרן(אף אחד מהיונים העיקריים ל .כנראה מדובר ביונים אשר הפוטנציאל המשותף שלהם במנוחה הוא אפס

בתעלות נתרן . שינוי המתח לא משנה את המוליכות, קו לינארי אומר שהמוליכות קבועה .ות במתחואשלגן היתה תלות חזקה מאוד של מוליכות התעל

הזרם . 0mVכך שהמתח ההפוך הוא בסביבות , בזרם הסינפטי יש תערובת של שני יונים .הסינפטי נוצר מתערובת זרמים של נתרן ואשלגן

. נתרן ואשלגן מאזנים זה את זה. מתח שבו משתנה כיוון זרם היונים–מתח היפוך תרן והזרם החוצה הזרם פנימה של נ. זרם הנתרן וזרם האשלגן שווים0mVבסביבות

.של אשלגן שווים .כנראה שמדובר כאן בתעלות שאינן תעלות נתרן ואשלגן תלויות מתח

' רצפטור אחד קושר שתי מול. אלפא תת יחידות2. תת יחידות5 בנוי מ Achרצפטור ל Achכאשר ה . אלפא' לתת יחAch נקשר הרצפטור משנה את הקונפורמציה שלו והופך

.מת לזרימה של נתרן פנימה ואשלגן החוצההתעלה גור, לתעלה

3הרצאה

.Achאלפא קושר את ה ' טרמינלי של תת יחהקצה האמינו

סגמנטים אלה . m1-m4 איזורים טרנסממברנליים המכונים 4כל תת יחידה היא בעלת .מהווים את קירות התעלה

אטם הדוק בין לוקחים אלקטרודה ויוצרים – Achניתן לרשום פעילות תעלה בודדת ל האלקטרודה לממברנה כך שזרמים דרך הממברנה יעברנו לאלקטרודה ולא יהיו זרמי

.דליפה שלא ימדדו .Ach הפיפטה ניתן לראות פתיחות וסגירות של תעלות Achאם נשים

שיפועו יתן את המוליכות של התעלה , מתקבל גרף לינאריAchבקומת זרם מתח של הזרם . אירועי הפתיחה והסגירה אינם תלויים במתח–י משמעות הקו הלינאר. הבודדת

.דרך התעלה תלוי בכוח המניע ובמוליכות לפי חוק אום . מילישניות2תוך , לזרם הסינםטי מהלך אופייני של עלייה מהירה ודעיכה איטית יותר

: העליה המהירה בזרם. נפתחותברמת הבסיס מעט מאוד תעלות, במרווח הסינפטיAchבהתחלה אין כמעט בבת אחת נפתחות הרבה מאו > למרווח הסינפטי Achנשפך > נותנים גירוי עצבי

.תעלות מפורק במרווח הסינפטי ולכן יש סגירה של תעלות וסילוק Ach: הדעיכה האיטית בזרם

יש זמן פתיחה ממוצע וזמן Achבפעול לתעלות . אך זוהי אינה הסיבה היחידה. איטי . מילישניות2התעלה נשארת פתוחה כ , חה קצר מאודזמן הפתי. סגירה ממוצע

מהמרווח הסינפטי כדי לדעת מה מצב Ach לסלק AchEיש לדעת כמה זמן לוקח ל .הזרם

.יותר מזמן הפתיחה הממוצע של התעלה פחות ממילשנייה, תהליך הפירוק מהיר מאוד Achוב כי תעלה שנסגרה לא תיפתח ש, תעלה שנפתחה תיסגר לפי קבועי הסגירה שלה

.כבר סולק . יש לה עוד הזדמנות להיפתחAchאם תעלה נסגרה לפני סילוק ה

מכאן שבזרם סינפטי הדעיכה נקבעת , . נפתחת ונסגרת פעם אחתAchבממוצע תעלת .Achלפי קבוע הסגירה של תעלת

במרווח הסינפטי יותר זמן מקבוע הסגירה של Ach יהיה AchEאם נשים חסימה ל . במרווח הסינפטיAchעיכה תהיה יותר איטית ותיקבע לפי נוכחות ה הד, התעלות

Iepsp = N * Po * γ (Vm-Eepsp)

Po תלוי אך ורק ב Ach. . הוא גורם שמשתנה עם הזמןAchמפני שה , המוליכות תלויה בזמן

T + R k1 TR(closed) β TR (open)

α k2 T-טרנסמיטר . R-רצפטור .

פ "פו. קבועי הזמן הרבה יותר איטיים, למתח הסינפטי יש צורה הדומה לזרם הסינפטי .נמשך מילישנייה או שתיים

. מילישניות20-30פוטנציאל סינפטי נמשך ?איטי יחסית לזרם למה המתח –הזרם והמתח הסינפטי

טעינת הקבל . הזרם עך פני הממברנה יכול להתחלק למרכיב של נגד ולמרכיב של קבל .לכן העליה במתח יותר איטית, לוקחת זמן

: גורמים3י "המתח הסינפטי נקבע ע .Ach דרך תעלות Isyn –זרם סינפטי -12- Ileak –דליפה מ של זרם ה"ש' פוט. תעלות לא ספציפיות בממברנה. זרם דליפה

.בעיקר זרם של אשלגן וכלור, יהיה בסביבות מתח המנוחה dVmCm = Icזרם קיבולי -3

dT

.ל שווה לאפס" הזרמים הנ3סכום של

Isyn = - (Il+Ic) זהו . החיובי והשלילי, כל קבל על מנת להיטען עובר זרם בין שני אגפיו–זרם קיבולי

.זרם מאוד קטן בטעינה ובפריקה .בל טעון אין יותר זרם ויש התייצבות מטענים משני צדדיו בממברנהכאשר הק. כ הזרמים הוא אפס"סה. יש מטענים משני צדדיו, הקבל נמצא בטעינה כלשהי–המנוחה

.מתח המנוחה כמעט ולא משתנהזרימה זו תגרום לשינוי מתח , יש זרימה חזקה מאוד יש יונים פנימה: Achכאשר יש

.י זרם דליפה וזרם קיבולי" עהממברנה זרם החוצהמרבית הזרימה דרך הערוץ , המתח קרוב למתח המנוחה, בהתחלה עם תחלית הזרימה

.הקיבולי וחלקה דרך ערוץ הדליפה .של הממברנה' פול-דה, יש טעינה של הקבל ויש שינוי מתח

עם - פנימה–עדיין התעלות פתוחות . מאוחר יותר מתח הממברנה התרחק ממתח המנוחהיש כוח מניע יותר גדול לזרימה החוצה , זמן יש הפחתה של הזרם דרך הערוץ הקיבוליה

.דרך הדליפה. מתשווים לזרימה דרך תעלות הדלףAchמסוימת בה הזרמים פנימה דרך תעלות ' יש נק .השיא' נק, מאוד רגעית' זוהי נק. Ic = 0 –זו אין זרם דרך הקבל ' בנק

יש –יש פריקה של הקבל . ן עד שהוא כמעט איננובפאזה היורדת הזרם הסינפטי קט .זרמים החוצה דרך ערוץ הדלף

4הרצאה

. סינפסה היקפית למשל עצב שריר. סינפסה מרכזית– CNS טיפוסיות ב סינפסות

דנדריטים ועץ –עץ אפיקלי : בסינפסה מרכזית מגוף התא יוצאים שני עצים מרכזיים . אקסון–בזלי

. הסינפטיinput הם המקבל העיקרי של ה הדנדריטים . מהתא לתאים סמוכיםoutput מוציא את ה –האקסון

.סינפסות יכולות גם להתבצ על גוף התא :הבדלים בין סינפסות מקומיות למרכזיות

יש יותר מגוון של לעומת המרכזיות שבהן . Achבהיקפיות הטרנסמיטר הוא -1 .ופפטידים) סרוטונין, דופמין(אמינים , א.טרנסמיטר כגון ח

60-70 הינו כ EPSPבסינפסת עצב שריר גודל ה . גודל התגובה הפוסטסינפטית -2בסינפסות מרכזיות שינוי המתח הוא . כמעט תמיד תמיד על ספי. מיליוולט

.במיקרוולטים µ 2000^2. השטח שתופסת סינפסה מרכזית קטן בהרבה מזה של סינפסה היקפית -3

. במרכזית1µ^2לעומת . פ"מ לגרום לפו"נפסה הקפית מספיק אקסון אחד שמעביר את הסיגנל עבסי -4

צריך הרבה סינפסות לצורף , בסינפסה מרכזית דרוש סכום מהרבה מאוד תאים .פ"יצירת פו

סינפסה היקפית הינה תמיד אקסיטטורית בעוד שבסינפסות מרכזיות יש סינפסות -5 .אינהיביטוריות ואקסיטטוריות

:הסינפסה לגלוטמט

לוטמט הוא הנוירוטרנסמיטר האקסיטטורי בקורטקס כלומר פעולות קורטיקליות מתבצעות גמשתחרר באופן דומה לשחרור , )י האנזים גלוטמינאז"ע(א גלוטמין .הוא נוצר מח. בזכותו

Ach. מנוקז , י דיפוזיה מחוץ למרווח הסינפטי"הוא מסולק ע. הגלוטמט לא מפורק במרווח הסינפטי

.לנוזל הבין תאיבגליה . ישנם טרנספורטרים לגלוטמט בקצב האקסונים ובתאיהגליה העוטפים את תאי העצב

).גלוטמין סינתאז. (הגלוטמט מתפרק לגלוטמין ומשם אל תאי העצב

nonNMDA ו NMDAרצפטורי . סוגי רצפטורים3גלוטמט פועל על

NMDA וAMPA הוא האגוניסט גלוטמט). מפעילים( הינם חומרים סינתטיים אגוניסטיים .הטבעי

NMDAיודע להיקשר לתת סוג של רצפטור של גלוטמט . AMPAיודע להליקשר לתת סוג אחר .

הם AMPDA ו NMDA. חומרים אלה אפשרו אבחנה בסוגי הרצפטורים השוניםכאשר נקשר גלוטמט יש שינוי קונפורמציה . גם רצפטור וגם תעלה, רצפטורים יונוטרופיים .עלהוהרצפטור הופך לת

ישנו סוג של רצפטור שהוא מטבוטרופי אשר בו הקישור לגלוטמט מפעיל שרשרת הולכת .סגירה של תעלה\סיגנל המובילה לפתיחה

ההמשך תלוי . Gקישור גלוטמט לרצפטור גורם לשינוי קונפורמציה והפעלת חלבון ).שליח שניוני(באפקטור הבא

5רצאה ה

תעלה מוליכה שני .AMPAנותנים גירוי ורושמים זרמים במתחים שונים עבור תעלת יש תנועה בו זמנית של נתרן . מוליכות לא תלויה במתח.0mVהיפוך בסביבות , יונים

.AMPAזהו זרם . אשלגן יוצא החוצה, נתרן נכנס פנימה, ואשלגן

NMDAזרם ה Achמתח עקומה שונה מזו של -בעקומת זרם. ם שוניםנותנים גירוי ורושמים זרמים במתחי

ב . 'פול-זרם הולך ומתפתח כשיותר דה. במתחים שליליים כמעט ואין זרם . AMPAו 0mVהמוליכות . מוליכות תלוית מתח–זרם דרך תעלות תלויות מתח . יש היפוך של הזרם

.'פול-הולכת ועולה ככל שהמתח יותר דה ?לויה במתח תNMDAמדוע מוליכות תעלת

יש אינאקטיבציה של –בכל המתחים זרם הנתרן משתנה למרות שהגירוי גירוי קבוע .התעלה

.הוא מגביר את פתיחת התעלה במתחים שונים, בתעלה יש מרכבי חלבוני תלו מתח :ניסוי

התקבלו משרעות הרבה . מדדו זרמים בתחים שונים כאשר ריכוז המגנזיום הורד כמעט לאפס .בעוד שבריכוז מגנזיום נורמלי לא היה זרם' פול-ישנו זרם במתחים היפר, יותר גדולותתלות המוליכות במתח . 0mVהיפוך ב , העקומה פחות או יותר לינארית: מתח-עקומת זרם

.נעלמתהתעלה . זה גורם פתיחת התעלה, קושרת את הגלוטמט בשני אתריםNMDAתעלת ה

.מזרימה נתרן וסידן פנימה ואשלגן החוצה ככל במתח הממברנה יותר .המגנזיום מהווה פקק אשר בא מבחוץ ואינו מאפשר תנועת יונים

.ואז היונים יכולים לזרום, )שטעון חיובית(יש יותר דחייה של המגנזיום ' פול-דה :ניסוי

. היה זרם מהיר יותר וקצר יותרAMPAב, הופעלו בו זמניתNMDA ו AMPAתעלות גלוטמט מפעיל קודם את תעלות ה .גלוטמט מהירים יותרקבועי הקישור וההתנתקות מ

AMPA < התנאים מתאימים להסרת החסימה של יוני המגנזיום > של הממברנה ' פול-דה < .NMDAביטוי זרם ה

NMDA –תעלה מבין החשובות בתיווך שינויים סינפטיים שאחראים לזיכרון ולמידה .NMDA מאפשר סיגנלים ארוכים יותר מ AMPA .

. יש תהליך של אינאקטיבציהAMPAעלות לת

:סינפסת אינהיביטוריות :שני סוגים של טרנסמטורים אינהיביטוריים

GABA – בעיקר ב CNS. .בעיקר בחוט השדרה, CNS מעט ב –גליצין

GABAקרבוקסילאז-גלוטמין אסיד דה"י האנזים " מסונתז מגלוטמין ע ."GABA נארז .קב עלייה בריכוז הסידן בתוך התאומשתחרר ע, בשלפוחיות סינפטיות

.B ו A: יש לו שני סוגי רצפטוריםGABAי קליטתו בטרנספורטרים מיוחדים בצד הפרה סינפטי" מסולק מהאתר הסינפטי ע .

.הגליה שמפרקת אותו בחזרה לגלוטמין' י מע"הוא נקלט גם ע

עלת גורם לפתיחת התעלה שהיא תGABA A משתחרר ונקשר לרצפטור GABAכאשר ה .70mV-מ שלה הוא "פוטנציאל ש. כלוריד

כאשר המתח מעבר . 'פול-יגרום לדה, כלור יצא החוצה' פול-כאשר המתח יותר היפר .' כלור ייכנס פנימה ויגרום להיפרפול70-מ ' פול-יותר דה, להיפוך

? יכולות לתווך אינהיביציהGABA תעלות איך GABAהפעלת רצפטור ה . 55mV-מתח הסף הוא , 70mV-מתח היפוך של כלור הוא

.וירחיק את התא מהסף' פול-כלור ייכנס פנימה ויגרום להיפר> ) 65-(במתח המנוחה האם . 50-הסף הוא ' פוט55-ההיפוך של כלור הוא ' פוט, 60-המנוחה הוא ' אם פוט

?הסינפסה תהיה אינהיביטורית .כאורה מקרב את התא לסףל, לכיוון מתח ההיפוך' פול-יעשה דה, כלור יצא החוצה מהתא

.כלור תמיד יהיה אינהיביטורי .ההיפוך גדול ממתח הסף הסינפסה היא אקסיטטורית' כאשר פוט .ההיפוך קטן ממתח הסף הסינפסה היא אינהיביטורית' כאשר פוט

.י אלפי סינפסות"העצבים המרכזית תא עצב מעוצבב ע' במע :סכימה בזמן ובמרחב

ולסכימה EPSPגירוי גורם ליצירת , בסמיכות זמנים קרובהן מגרים אקסו–סכימה בזמן . הראשון והשניEPSPשל ה

בסמיכות זמנים . EPSPמקבלים , מגרים אקסון ראשון בקצב כלשהו–סכימה במרחב של EPSPהמתח שמתקבל גבוה מה , יש סכימה של מתח-מספיק קרובה נגרה אקסון שני

.אקסון ראשון .פ"אוד מתחים כדי להגיע לפוהתא צריך לסכום הרבה מ ?מה משפיע על סכימה בזמן

– שני EPSP. ככל שסמיכות שני גירויים גדולה יותר תיווצר יותר אינטראקציה ביניהם . שניEPSP+ ראשון EPSPסכימה של שארית מתח של

?מה מגדיר את סכימת המתח של גירויים סמוכים בזמן .ירוייםתדר הג. ההפרש בין הגירויים חשוב מאודאם התגובה מאוד מהירה לא תהיה סכימה בין גירויים , תוך כמה זמן דועך הגירוי הראשון

. שתי סכימות נפרדות–סמוכים ?כמה זמן לוקח לגירוי הראשון לדעוך

τ –מגדיר האם תהיה או לא תהיה סכימה של שני . קבוע הזמן של הדעיכה של הממברנה .אירועים

?τאיך מודדים את למרות שהזרם מיידי לוקח זמן עד שהממברנה מגיעה למתח . ם זרם מודדים מתחמזרימי

.מקסימליτ = RC Vt = IR (1-e^(-t/RC) ) Vt = 0.63 IR

. מהמקסימום שלה63% הממברנה מגיעה ל τב ההגעה למתח תימשך , יהיה גדול יותרτ, קיבול גדול יותר\ככל שההתנגדות גדולה יותר

אם קבוע הזמן הוא נמוך הסיכוי למתחים . תחים שכנים הולך ועולהוהסיכוי למ, יותר זמן .קרובים הולך ויורד, ארוך יותר המתח דועך לאט יותרτככל ש . τי " יכול להיות מוגדר ע–המדד לדעיכת מתח

.לכן יכסם יותר עם מתח שיצור גירוי סמוך בזמן

:סכימה במרחב

.המתח הנמדד של סכומםהחיבור הלינארי של שני מתחים במרחב יותר מסינפסה רואה ממברנה , כאשר מופעלות שתי סינפסות בו זמנית, כל סינפסה עובדת לבד

.שפועלת עליה גם סינפסה אחרתבגל שהקטנו את הכוח , הזרם פר שחרור טרנסמיטר יהיה יותר קטן–שינוי מתח גדול יותר

. לבדBהזרם ב + לבד A קטן יותר מאשר הזרם ב A+Bהזרם הכללי ב . המניע .זה גם נכון לגבי סכימה בזמן

2<1+1. סכימה תת לינארית, הסכימה אינה סכימה אריתמטית פשוטהמדד של . B ובמקום A מגדיר האם תהיה אינאקטיבציה בין סינפסות במקום –קבוע המרחק

.B ו A' כמה המתח דועך בחן הנק

6הרצאה

:ת מעבר האינפורמציהכיווניו

. של האקסוןinitial segmentפ בנוירון פוסטסינפטי היא ב "הפעם הראשונה שרואים פו .פ גדול יותר בזור הדנדריטים ויורד מאוד באזור האקסון"הסף יצירת פו

למרות שהמתח . פ"הן קובעות את הסף לפריצת פו. הסיבה לכך היא צפיפות תעלות הנתרןפ יפרוץ באזור האקסון וזאת עקב "פו, ה יותר מזה שבאזור האקסוןבאזור הדנדריטי גבו

.פ"הצפיפות הגבוהה של התעלות אשר מורידה את הסף הדרוש לפריצת פומכאן מסיקים , פ פורצים ומתקדמים לאורך האקסון אך הם גם חוזרים לכיוון הדנדריטים"פו

.פ"דמות פושבאזור הדנדריטים יש מספיק תעלות נתרן שיכולות לתמוך בהתקהזרם ' פול-ככל שהמתח יותר דה, בחלק הפרה סינפטי ישנו זרם של סידן אשר תלוי במתח

.הולך וגדלוזאת עקב תעלות הסידן , הוא מתפתח יותר לאט, זרם זה אינו מיידי כמו שאר היונים

.שנפתחות לאט ונסגרות לאטבדה שלתעלה יש כוח אך ישנו פיק המופיע עקב העו, בסגירה של התעלה יש ירידה בזרם

).Ecaהתרחקנו מ . (מניע גדול יותר כי חזרנו למתח הבסיסככל שזרם הסידן גדול יותר יש יותר שחרור ש טרנסמיטר והתגובה הפוסטסינפטית הולכת

.יש יחס לא לינארי בין התגובה הפוסטסינפטית לריכוז הסידן. וגדלההדבר מאפשר סף חד ליצירת . ריש תלולת סיגמואידלית בין הסדין לשחרור הטרנסמיט

או שיש . רוצים למנוע מצב שיש בו שחרור המשכי של נוירוטרנסמיטר. תגובה פוסטסנפטית .כאשר סידן נמצא מתחת לרמה מסיות לא יהיה שחרור טרנסמיטר. פ"פ או שאין פו"פו

Delay. גדול בהגעה של סידן לשיא הזרם שלוdelayיש , לסידן יש קינטיקה מאוד איטית .לבין החשרור הוא הזמן שלוקח לתעלות הסידן להיפתח' פול-בין הדה

מיקרושניות800 –פ בטרמינל הפרה סינפטי לבין הפעלת זרמי הסידן "השהייה בין פו . מיקרושניות200 –השהייה בין כניסת הסידן וסין תגובה פוסטסינפטית

. מקרושניות2 –דיפוזיה במרווח הסינפטי

7הרצאה

. משתחררות וזיקולות הגורמות לשינוי מתח– ללא גירוי –באופן ספונטני זהו שינוי מתח . משקפת את העובדה שוזיקולה אחת השתחררה וגרמה לשינוי מתח–קוונטה

.שנגרם עקב שחרור וזיקולה אחת .התוצאה היא מכפלה של קוונטה אחת. שחרור הטרנסמיטר היא בעל אופי קוונטלי

בריכוז סידן נמוך רואים תגובות , כאשר מורידים ריכוז סידן חוץ תאי–י סיב עצב גירו .המשרעת שלהפ קטנה מאוד. דומות לשחרור ספונטני של וזיקולות

פעם שנייה נקבל תגובה קטנה , פעם אחת לא נקבל תגובה, עבור אותו גירוי שחוזר על עצמו .הוא תהליך סטטיסטי ולא דטרמנסטישחרור קוונטה . ופעם שלישית תתקבל תגובה גדולה

.הקוונטות המשוחררות' מס–תכולה קוונטית Quantal size –המולקולות בכל קוונטה' מס.

. יחידת השחרור הבסיסית–קוונטה . בסינפסות היקפיות גבוהה מאשר בסינפסות מרכזיות–הסתברות השחרור

m – וזיקולות משתחררות פר גירוי1-4 בסינפסה מרכזית . . וזיקולות משתחררות פר גירוי100-300בסינפסה היקפית

בסינפסות . הסתברות השחרור זהה בכל אתרי הסינפסה של העצב–בסינפסת עצב שריר . לכל אחת מהסינפסות שעושה עצב יכולה להיות הסתברות שחרור שונה–מרכזיות

ל כל איחוי של . רוני איחוי הממברנות נראה במיקרוסקופ אלקט–בתהליך שחרור הוזיקולות שטח הפנים של הממברנה גדל עם איחוי הוזיקולה לכן . וזיקולה יש עלייה בקיבול הממברנה

.יש עליה בקיבולהחזרת השלפוחיות פנימה , תהליך האקסוציטוזה מלווה בתהליך צימוד של אנדוציטוזה

. הקיבול+ והקטנת שטח פני הממברנה . שניות30ורך כ אקסוציטוזה א+ תהליך האנדוציטוזה

פוחיותלהמנגנון המולקורלי של שחרור ש

כך . חלבון ממברנלי שנקשר ספציפית לסיבי אקטין–השלפוחיות מכילות סינפסין .1

כשיש הרבה . זה כאשר ריכוז הסידן נמוך. מוחזק מאגר נייח של שלפוחיות בתא, טין ניתוק הקשר בין הסינפסין לאק–יש פוספורילציה של הסינפסין , סידן

' מול200 מכילות כ 35nmקוטר וזיקולה . הוזיקולות מוכנות לנוד לאצרי השחרור .חלבוניות

2. Docking –סינפטית- קישור בין חלבוני השלפוחית ובין חלבוני הממברנה הפרה . . של הממברנה2 של השלפוחית ו 2, חלבונים4בתהליך זה מעורבים

, סינטקסין–חלבוני הממברנה . ין סינפטוברבין וסינפטוטגמ–חלבוני השלפוחית SNAP 25 . הקשור ההדוק שנוצר בין החלבונים הוא תהליךdocking . זהו שלב

. ל האפשרים מעבר של טוקסינים שונים"התהליכים הנ. מקדים לאיחוי הממברנות .dockingטקסינים שונים לא מאפשרים את ה

זיקולה מאפשר לה קישורו בשלב מסוים לו, RAB חלבון –חלבון ציטופלזמטי דורש dockingתהליך ה . להתקשר לחלבוני הממברנה הפרה סינפטית

לא RABאם נעצור את ה . RABי "תהליך זה מבוצע ע. GTPדהפוספורלציה של ).GTPaseהוא בעצם (dockingיתרחש

נקשרים לשלפוחית . NSF ו α-SNAP. נכנסים לפעולה חלבונים ציטופלזמטיים. 3יש שחרור של הקומפלקס של ה . dockingקומפלקס ה , נההמעוגנת לממבר

docking תוך שימוש ב ATPויש איחוי של השלפוחית עם הממברנה .

:שריר יצחק שילר' דר

1הרצאה

" המומחה", כל תא צריך לנוע לפעמים ממקום למקום. השריר עוסק ביצור כוח לתנועה .ה הוא תא השרירבתנוע

שריר רצוני איתו שולטים על : שריר מפוספס-1: ישנם שלושה סוגים של תאי שרירישנם כמה שרירים משורטטים שאנים רצוניים כגון שני השליש התחתונים של . הגוף

.הושט או שריר הסרעפת ).אינו רצוני. ( שריר לב שמהווה את משאבת הדם של הגוף-2 תנועה זו , )שתן, עיכול(מערכות בגוף ישנה תנועה מתמדת בהרבה . שריר חלק-3

לא (י שריר חלק והאחראית ע הפעלה הינה מערכת העצבים האוטונומית "מתבצעת ע ).רצונית

הדבר דומה . בשריר חלק התאים מחוברים אחד לשני בצורה חשמלית והם עובדים יחדהפיעלות . רך כל השרירשם ישנם סיבים ארוכים לאו. אך בשריר שלד הדבר שונה. בלב

. י הכוח היחסי ביניהם מקבלים תנועה"הינה מנוגדת ועיוצר מרכיב ש: מרכיבים3בשריר ישנם . רוב השרירים מחוברים לעצם ומניעים אותה

. במקביל ובטור למכונה יוצרת ההתכווצות, )אלסטי(אלמנט קפיצי , כוח התכווצות. וישנו אלמנט טורי בקצוות השריר. יןהאלמנט הקפיצי שנמצא בטור נמצא בראש המיוז

.יש גם אלמנט קפיצי ברקמת החיבור שעוטפת את השרירכשמפעילים את הקומפלקס בשלב הראשון זה לא מספיק כד : סוגי התכווצות השריר . נוצר מתח–זה מותח את השריר אך השריר לא זז . להתגבר על הכוח הנגדי

יש קטע בו מתגברים על ). ריר נשאר קבועאורך הש, הכוח עולה(זו פאזה איזומטרית בפאזה איזוטונית הכוח קבוע אך השריר . המשקולת ואז ישנה התכווצות של השריר

.מתכווץ תפקיד פיסיולוגי אחד פשוט הוא להגן על השריר –תפקידים ' לאלמנט הקפיצי יש מס

ותו להיכן וחוץ מזה בגלל האלמנטים הקפיציים הוא מאט את התהליך ומחזיר א, מקריעהיש כוונה להחזיר את . חלק מהאנרגיה של הקפיץ משמשת להאטת התהליך. שהיה

). זו עוד תרומה וגם הכוח הקפיצי–גם בשל השריר השני שעובד (השריר חזרה למקומו את רוב הניסיונות עושים על . איזומטרית ואיזוטונית: סוגי התכווצות מבוקרת

קושרים אותו ומקבעים אותו , יש שריר. איזומטרית בה אורך השריר לא משתנהמגרים עצב וכך מפעילים שריר . במכונות שיש להם טרנסדוסורים שמודדים כוח ומתח

גם כשמדובר על . באופן פיזיולוגי ורואים את הכוח שמשתנה לפי עוצמת הגירויהאלמנט הטורי . התכווצות איזומטרית יש שינוי באלמנטים למרות שאין שינוי באורך

, כ אורך השריר נשאר קבוע"סטי מתארך ומכונת ההתכווצות מתכווצת אך סההאל ).התכווצות זו מוזנחת(האלמנטים של השריר משנים קצת את אורכם היחסי

לוקחים את השריר כקומפלקס . איזוטונית מודדים בעיקר את מהירות ההתכווצות' במע .אחד ישנו קיצור באורך הכללי השריר

שנמאצת בין הצברים שבונים , יםר שמהוות את האלמנטים הקפיצייש המון רקמות חיבו .את השריר

אם הוא יעבוד הוא יעבוד במקביל , בשריר יש תאים מאוד ארוכים שעובדים במקביל לכל מיופייבר יש –וגם כאן יש אלמנטים מגבילים . לסיבים אחרים באותו שריר

bundles –איך מספקים -תא מאוד ארוךסיב השריר הוא . אלמנטים שעובדים במקביל י התאחות של תאים זה עם זה ליצירת תא מאוד "הוא נוצר ע, זהו תא רב גרעיני? אותו . התאחות תאים עובריים–גדול

כניסה –יותר קל להכניס גנים (האיחוי גורם לתא להיות מטרה טובה לאיחוי גנטי ).רי הכנסת תאי שריר עוברי פנימה שיתאחו עם השרי"אוטומטית ע 2ישנם . גרעינים, ריבוזומים, כמו לרוב התאים יש מיטוכונדריות: מבנה השריר

– צרורות שמורכבות בעיקר מפילמנטים – מיופיברילות. אלמנטים ייחודיים לשריר . אקטין ומיוזין

SR – כל אחת מצרורות הפילמנטים עטוף ב SRשיש לו מבנה מיוחד . ובתום I band קטע בהיר A bandקטע כהה . פסים כהים ובהירים–השריר מפוספס

.אלו אלמנטים חוזרים. Z lineפס כהה . מיוזין– אקטין ועבים –דקים : סוגי פילמנטים2שריר מורכב מ : סוגי הפילמנטים

. יש מונומר של אקטין–מדמים את סיב האקטין לשרשרת פנינים .הם יוצרים שרשרת

שרשראות השזורות זו 2 ישנן –שרת ארוכה כל אחד מהאקטינים הינו עגול ונוצרת שר .בזו

הוא גורם . נמצא בראש" מנוע"ה. מולקולות המיוזין דומה למקל גולף בעל ראש ומוטיחידה בודדה מורכבת משני מקלות שזורים זה בזה . לתנועה של הראש למעלה ומטה

לות מע60כל . נוצר מקל עבה ממנו בולטים הראשים. מעלות180כשהראשים בזווית . יש לו תפקיד מאוד חשוב בתנועה, ישנם המון סוגים של מיוזין.רואים ראש של מיוזין

מיוזין ואקטין נמצאים . התא משתמש במיוזין כל פעם שהוא רוצה להזיז בתוכו משהו .השריר פשוט עבר התמחות, בכל תא

Aיש לו . אחד לשניZהיחידה התפקודית של השריר שינה סרקומר המשתרע מקו band שלם ושני חצאי I band .לכל מיוזין . הקטע הכהה הוא מיוזין והבהיר הוא אקטין .וכל סיב אקטין מתחבר לשני מויזינים. אקטינים6ישנם

מה שגורם בעצם לתנועה הוא תנועת הראש קדימה ואחורה שבחלקה נובעת מהשקעת .נרגטי להעברתו אחורה וחזרה פסיבית אחורה לפי מפל אATPהשקעת (אנרגיה

' הוא טופס אקטין ולוקח אותו איתו וכך המע" חופשי"כשהראש של מיוזין חוזר אחורה .מתכווצת

. ולא קשור לאקטיןADP ראש המיוזין טעון ב – 4כשהשריר רפוי הוא נעצר בשלב המיוזין יהיה מקופף ATPלעבוד ללא תוספת ' למבחנה ונותנים למע Mgכשמכניסים

.ום לכיווץ ולהתקדמות התהליך תגרATPהוספת . קדימה נגמר רק במצב של מוות ולכן אז ישנה ATP . 1כשהתהליך נגמר נשארים במצב

הסרקומר . לכן התהליך לא נתקעATPבגוף במצב נורמלי לא חסר . הקשחה של השריר. יקטן בתהליך ההתכווצות האזור שאין בו חפיפה בין המיוזין קטן ולא כל הסרקומר קטן

.בהתכווצות יש כניסה של האקטינים פנימה. את המיוזינים מחבר Mפס השריר פסיבי (לוקחים שריר ומותחים אותו מודדים כמה כוח נוצר : יחסי אורך מתח

. האורך נקבע על ידינו מודדים את המתח שנוצר. אלו תנאים איזומטריים, )לגמריציים בעיקר הכוח נוצר כתוצאה מהאלמנטים הקפי.י טרנסדוסור"המדידה מתבצעת ע

. המקביליםL0 – על , )יש רק אלמנט אלסטי( המקום בו נמצא השריר במצב פיזיולוגי במנוחה

קובעים אורך כלשהו מודדים את . הגבול ממנו האלמנטים האלסטטים מתחילים לפעול האקטיבי –צורה זו מהווה חיבור בין שני אלמנטים , הפעם מפעילים את השריר, הכוח

מהתוצאה מחסרים את התוצאה כשהשריר רפוי –פריד ביניהם הדרך לה. והאלסטיהכוח שמפעיל השריר תלוי . שהשריר מופעל ומקבלים את הכוח של המכונה המתכווצת

הסיבה היא החפיפה הין ? למה ישנה כזו תלות בין אורך השריר לכוח. באורך שלו שיש יותר חפיפה יש ככל. במצב אידיאלי כל מיוזין יראה אקטין ולהפך. האקטין והמיוזין

כשהשריר מתוח מדי מאבדים . משתחררת' המעATPכל פעם שהמיוזין רואה . יותר כוח. ומאורך מסויים לא נוכל לקבל כוח. את החפיפה ומקבלים אזור שלא יכול לייצר כוח

וכשנכווץ באופן מלאכותי את השריר כך שתהיה חפיפה בין האקטינים למיוזינים תהיה נמצא במקום L0. באופן פיזיולוגי אין מנגנון כזה. ה מפריע להתכווצותז. הפרעה סטרית

.האלסטית תמנע מתיחות יתר' המע–אידיאלי להפעלת כוח מקסימלי

.שריר השלד לא משתמש במנגנון הזה. ישנו טווח אופטימלי לקבלת הכוחעובד הוא . בנוי מסרקומרים–שריר הלב משורטט . הלב כן משתמשת במנגנון זה' מע

. באזור התת אופטימלי כי צריכים את האופציה שתהיה במידה והצטרך להעלות את הכוחכאשר המנגנונים הפיזיולוגיים נפגעים נכנס יותר דם ממה שהלב יכול להוציא והלב

.בשלב מסוים הוא יתחיל לתפקד פחות טוב. מתחיל לגדול כדי להגביר את יעילותומודדים מהירות השתנות האורך . תנאים איזוטוניים להתכווץ–כשנותנים לשריר לעבוד

נותנים לו להתקצר ובודקים , מפעילים על השריר כוח קבוע שקבענו. כפונקציה של הזמן –רואים שההתכווצות הולכת ועולה ). מהירות ההתכוצוות(כמה זמן לוקח לו להתכווץ

במשקל מסוים . מהירות הכיווץ עולה) משקולת יותר קטנה(ככל שהכוח קטן יותר . ולבסוף השריר נקרע, על זה השריר מתארך במקום להתכווץבמשקל מ. השריר לא זז

הסיבה לכך קשורה לפעילות . השריר מפעיל כל פעם כוח אקביוולנטי לגודל המשקולתהעבודה . כשהשריר מתכווץ זה מייעל את הקישור בין האקטין והמיוזין. המיוזין והאקטין

.ואורךהיא פונקציה של כוח השרירים יתכווצו עד ATPכששים אקטין מיוזין ו: שלילטה על התכווצות השריר

: הבקרה על ההתכווצות. או עד שלא יוכלו להתכווץ עודATPשיפסיקו בשל חוסר , בגלל הפעלה סינפטית עולה ריכוז הסידן ואז יש התכווצותAPאורך השריר רץ

על האקטין . ת סידן ואז יש התכווצות שגורם לכניסAPכתוצאה מהסיגנל העצבי עובר מ לבדוק פגיעה בשריר בלב בודקים רמות "ע. ( אקטין וטרופוניןG, נמצא טרופומיוזין

. מפריע להם סטרית–טרופומיוזין חוסם את הקישור בין האקטין למיוזין ). של טרופונין .הוא מונע את קישור המיוזין לאקטין באופן מכני

תוצאה מכך זז הטרופונין וכך מאפשר לתהליך הקישור בין סידן נקשר לטרופונין וכ .האקטין למיוזין להתרחש

.sarcoplasmic reticulumה ? מהו מקור הסידן לתכווצות השרירי תעלות תלויות מתח של "נכנס ע, סינפטיים הוא חוץ תאי-מקור הסידן בטרמינלים הפרה .סידן ונפתחות כתוצאה ממתח

:2הרצאה

י קיבוע "ע. ווצות איזומטרית ישנו יחס ברור בין אורך השריר לכוח שהוא מפתחהתכ

.באורכים שונים קבועים ומדידת הכוח. יש קטע ארוך שהשריר לא מפעיל כוח ויש רגע שהשריר מפעיל כוח נגד המתיחה שלו

:כשבודקים כוח תוך כדי התנגדות מקבלים . אורך של הסרקומר או של השריר– Xציר . כוח– Yציר

י גירוי בודקים כמהכוח "מפעילים את השריר ע, מודדים את הכוח שהופעל לאחר מתיחה .נוצר

התכווצות פסיבית היא יכולת ההתכווצות של . היחס בין הכוח לאורך הוא בצורת פעמון .התכווצות אקטיבית היא יכולת של השריר להתכווץ כתוצאה מגירוי. השריר כחומר

מודדים את . ירות משתנה עם ההתכווצות אך ישנה פאזה ראשוניתאיזוטונית המה' במע . השריר זז, האורך לא קבוע. המהירות ההתחלתית

הכוח המקסימלי שהשריר מסוגל לייצר בו אין – גורמים 2מגדירים בסקאלה עוד מוגבלת רק . התארכות והמהירות המקסימלית שהוא יכול לפעול בה כשאין עליו משא

.אקציה הביוכימית בין האקטין והמיוזיןימהירות הרי"ע יחס בין –או שיקולים פיזיקליים פשוטים , משהו ביוכימי לא ברור: סיבה לצורת הגרף

.הכוח שהשריר מפעיל לכוח שהוא נזקק לו להזזת המשקולתמקבלים גרפים . קשר בין מהירות ההתכווצות לעומס על השריר-התכווצות איוזטונית

בגרף השמאלי . י הפעלת משקל שונה" ראשוניים שונים וגם עי אורכים"שונים עVmaxלכן סביר שמדובר על אותו שריר, של הריאקציה לכל העקומות זהה.

.המהירות ההתחלתית לא תלויה באורך ההתחלתיעובר , פקודה מגיעה מהנוירון המוטורי התחתון ששולט על השריר: בקרה על השריר

עובר , Achשחרור , וזיקולות ממברנליות) NMJ(ינפסה מגיע לס, פ לאורך האקסון"פו . אין בסינפסה עיבוד–עובר סיגנל חשמלי , פ בשריר"פו

.כתוצאה מכך תהייה התכווצות, סידן נקשר לטרופוניןקומפלקס של טרופומיוזין מהווה הםרעה מרחבית לקישור : חתך של אקטין ומיוזין

.סלק את ההפרעהסידן נקשר לטרופונין ומ, האקטין והמיוזיןפתיחת , ריכוז סידן גבוה בחוץ לעומת ריכוזו בפנים-1: מקור הסידן שגורם להתכווצות

, אם נוריד את ריכוז הסידן בחוץ. תעלות סידן תוביל לכניסת סידן לחלק הפרה סינפטי .מכאן מקור הסידן הוא במאגרים תוך תאיים, שריר בכזו סביבה עדיין יתכווץ

!מהירות הכניסה? גנון להכנסת הסידןלמה צריך ליצור מנאם נצטרך להכניס סידן . צריך אותו באזור השחרור, לא צריך סידן בכל המקומות

מיופיברילה באמצע השריר לא . תהיה לא יעילהמבחוץ זה ייקח המון זמן וההתכווצותלכן תריך להכניס סידן . תראה את הסידן ולכן לא יהיה תיאום והפעולה תהיה איטית

.קורות נוספיםממ. בשריר השלד רוב הסידן מקורו במאגרים תוך תאיים ויש גם קצת מהסביבה החוץ תאית

רוב הסידן הוא ממאגרים חוץ - שהם קטנים ואיטיים יותר–בשריר הלב ושריר חלק . תאיים

. SRוכל מיופיברילה עטופה ב , מיופיברילות, מבנים מיוחדים2שריר שלד יש לו 2שם יש , יש אזורים שנקראים טריאדה. נראה מבנה מאוד מסודרכשמסתכלים עילה

. ביניהםT tubule ו SR ציסטרנות טרמינליות של 2, בצדדיםSRהתעבויות של ה . ומדדו את המתח בעזרת אלקטרודה, לקחו תאים והזריקו להם פולס זרם: תיאור ניסוי

RC=τהקיבוליות . ד שונהראו שההתנגדות בין תאים שונים היא מאו. של הממברנהC וחשבו שזוהי , הקיבול היה זהה במעט בכל התאים. משחקת תפקיד רב בזמן שינוי מתח

בתא שריר ראו שהקיבול . תכונה בסיסית של הממברנה שמצביעה על כמה ממברנה יש .הממברנה בשריר גדולה יותר. ממה שציפו ביחס לגודל התא10הוא פי

ה חיצונית בחוצים את השריר וכתוצאה מכך יש המון הן צינורות ממברנT tubulesה .ממברנה חיצונית והקיבול מאוד גדול

פ בממברנה יש שחרור של סידן "וכשיש פו, יש כמויות סידן מאוד גדולותSRב והסידן T tubules כולל את ה –פ יעבור את הממברנה "הפו. מהשקיות הללו

.שבציסטרנות ישתחרר החוצה ?פ שחוצה את הממברנה ומשחרר סידן ממאגרים תוך תאיים"של פואיך עובר הסיגנל

משאבה שמניעה - ATPase להכנסת סידן פנימה משתמשים בקלציוםמאגרי הסידן המשאבה מכניסה סידן . כמקור אנרגיהATPסידן נגד מפל הריכוזים שלו תוך שימוש ב

לות לכן יש חלבון בשם יש בעיה כשהוא בכמויות גדו. סידן הוא חומר מאוד רעיל. SRל calsequestrinשתפקידו לקשור את הסידן שלא יהיה חופשי . תעלת –התא צריך תעלה שתוציא את הסידן החוצה במהירות : העבדרת הסיגנל

.ריאנודין הוא חומר לא טבעי בו השתמשו כדי למצוא את התעלה. ריאנודיןוניסט מלאכותי היא כשנפעיל אותה באמצעות אג, התעלה פעילה בתדירות נמוכה

.י הגדלת ההסתברות לפתיחה"למשל ע, מופעלת הרבה יותר .יש התכווצות, ברגע שהסידן יוצא החוצה הוא עולה בציטופלזמה

ישנם רצפטורים שעוזרים להעברת . SR ל T tubulesם מה "צריך להעביר את הפויש . ת תעלותי פתיח"כ ע"סיגנלים מהירים קורים בד. אינפורמציה מהעולם החיצוני

. מנגנון ייחודי לתא שריר השלד להעברת סיגנל מהממברנה למאגרים תוך תאיים – PBLבטח יש לכם על זה . ( הייתה הראשונה שנחקרהCF -במחלות של תעלות

).מסכניםמודדים סידן . 'סידן הוא אחד השליחים השניוניים הכי חשובים במע? איך מודדים סידן

ויש פליטה של אור פלורסנטי באורך גל . יים רגישים לסידןבאמצעות צבעים פלורסנטאחד מהם הוא , שוניםיש צבעים שהפלורסנציה שלהם משתנה כתלות בחומרים . שונהאם זה נהיה באותו אורך גל אי אפשר היה , ככל שיש יותר סידן ייפלט יותר אור. הסידן

אז תמיד נקבל פליטה כמו כן יש אובדן אנרגיה . להפריד בין מה ששלחנו למה שחזר .צבעין שונים רגישים לריכוזי סידן בסדרי גודל שונים. שונה מהאקסיטציה

תעלות ריאנודין מודדים את הסידן שלהם שנכנס לציטופלזמה באמצעות חומר .פלורסנטי

תעלות . למדידת מתח להעברת אינפורמציה צריך לפתוח את התעלה. מלא סידןSRה . הן גם מודדות מתח וגם מעבירות את היונים-מתח אמיניםתלויות מתח מהוות מדדי

ריכוז הסידן . שנפתחת ומחדירה סידן פנימה. את המתח מודדת תעלת סידן תלוית מתח הזזה של ה –כשהתעלה מודדת מתח יש בה שינוי קונפורמטיבי . שנכנס דרכה הוא זניח

foot end וכתוצאה מכך התעלה נפתחת, של הרצפטור לריאנודין. משפיעה על קומפלקס מולקולרי גדול והוא שעושה את הקישור בין ) DHP(התעלה

.תעלת הריאנודיןהתעלה תלוית המתח בציטופלזמה ל

יש ). יש מוליכות נמוכה לתעלות סידן כסידן במנוחה(התעלות הללו פועלות הלחץ גבוה צעות משחלפים י קישור או סילוק באמ"והיא מטופלת ע. גם בריחת סידן פנימה כל הזמן

.כך נעשית השליטה על סידן. שוניםתעלת סידן תלוית מתח . ורץ בתוכו , T tubulesנכנס ל , פ רץ בממברנה החיצונית"פו

תעלת הריאנודין תיפתח וסידן ייצא , foot regionמשנה את ה , פ "מודדת את הפו . לתוך הציטופלזמהSRהחוצה מה

:מאגרים תוך תאייםעל כל סרקומר יש קומפלקס . כדי לתת גך סידן שיעבור בו זמניתצריך אותם בשריר

.תוך זמן קצר, כזה כדי שהסיגנל יעבור בו זמנית ביעילות .ישנו שימוש באתה תעלת סידן ריאנודין רצפטור לשחרור סידן ממאגרים תוך תאיים

.י סידן" או עIP3י "למשל ע, בתאים אחרים יש דרכים שונות לשלוט על התעלהוכשהיא רואה סידן היא , הוא אגוניסט של התעלה לריאנודין–ן נכנס דרך הרצפטור סיד

calcium inducedזו בעצם אמפליפיקציה של התהליך . נתפתחת ומשחררת סידןcalcium releaseי " ישנו תהליך המתווך עGproteins שמשפעלים את הפוספוליפאז .

לשחרור ורם גIP3 ו PKCל את ולדיאצילגליצרול שמשפעIP3 ל PIP2שמפצל את מאחר וזה תהליך שלוקח . י השפעה על תעלות ריאנודין"סידן ממאגרים תוך תאיים ע

מנגנון . התעלות באופן שונה ומהיר יותר2השריר מצא פיתרון אחר וקישר בין , זמןי פתיחת תעלות ריאנודין הוא גלובלי לכל התאים אך הוא שונה בין תאים "שחרור סידן ע

.יםשונככל שיש יותר סידן הוא יפעל יותר , תלוי בסידןATPase: סיכום–התכווצות השריר

. איטי יותר-מהר אך תהליך שתלוי ברצפטור הוא ביוכימיהחלק מהסידן . בהפעלה רבה של השריר בסופו של דבר נביא לריקון של מאגרי הסידן

.יוצא מהתא וחלק נכנס לציטופלזמה חזרה למאגרים התוך תאיים וההתכווצות – הסידן פנימה י ספיחת"התהליך נפסק ע

.מפסיקה

3הרצאה

.מקור הסידן הנכנס ללב הוא ממקורות חיצוניים

, הם מחוברים מכנית ועובדים כיחידה אחת, סיבי תאים שעוטפים צינורות: שריר חלקבצורה אחרת משריר שריר חלק בנוי . הם יוצרים גל פריסטלטיקה בתוך הצינורות

בשריר שלד יש (ראשים לכל האורך ישנם . אך הוא גם בנוי מאקטין ומיוזין, מפוספסהאקטינים לא מסודרים במקביל אלא ברשת שחוצה את השריר , )אזורים ללא ראשים

השליטה על תהליך . הארגון הפנימי של הפילמנטים שונה מאשר שריר השלד, החלק, כשיש התכווצות כל התא נמעך. סידן הוא עדיין הסיגנלה, ההתכווצות שונה לחלוטין

.וישנה היצרות של הצינור, )לא רק לכיוון אחד כמו שריר שלד(לכל הכיוונים נכנס בעיקר מחוץ לתא והוא מפעיל את הקלמודיולין , י קינאזות"סידן עובר ע: בקרה

, ראש המיוזיןעושה פוספורילציה ל) MLCK(ואז אחת הקינאזות ) שהסידן נקשר אליו(מתחיל , התהליך איטי ביותר. ואז הם מאפשרים קישור לאקטין ונוצר תהליך ההתכווצות

כשנגמר הסידן . וזאת מפני שצריכים פופסטאזה להורדת הפוספורילציה, לאט ונפסק לאט . הפוספטאזה נעשית דומיננטית ויש ירידה של הפוספט מראש המיוזין וירידה בהתכווצות

:השפעות עצבובשם היחס סיב עצב לכל סיב ( שריר חלק שונה מזו על שריר שלד השפעת עצבוב על

לשני סוגי , יש סיבים הנמצאים תחת מודולציה אוטונומית) ולב(בשריר חלק ). שריראוטונומית ' מע–את המודולציה עושה העצבוב . שריר אלה ישנם קוצבים משלהם

טרנסמיטור שמשפיע על עוצמת יש פיזור של נוירו, סימפטטית או פראסימפטטיתכל אקסון מעצבב הרבה . זו אינה שלטה ישירה אלא מודולציה, ההתכווצות ועל הקוצב

יש את הקצב הפנימי ' למע. כך השליטה פחות מדויקת אבל צריך פחות עצבים, סיבים .העצבוב יכול להאיץ או להאט אותה. שלה

וא קורס בשל חוסר בדם וגלוקוז ה. שעות' לב שמוצא מהגוף ימשיך להתכווצץ במשך מס . לא בגלל הקוצב

משפיע על , פועלת על יותר סיבים, השפעת העצבוב על השריר החלק אזורית יותר .פעילות שכבר התחילה מלכתחילה

מקור . י סיגנל של מתח"סידן נכנס ע, תעלות סידן תלויות מתח בממברנה: מקורות סידןביוכימיה ' י מע"להיכנס ממאגרים תוך תאיים עסידן יכול , אחר הוא חיבור לרצפטורים

.זו צורה מאוד מפותחת בשריר החלק, קישור לרצפטורים– .IP3הפעלת > Cפוספוליפאז > Gprotein> רצפטור

.צריך מנועים מוטוריים כדי להזיז דברים בתוך תא שהוא לא תא שריר אלא תא רגילזזים על סיבי , רגליים2יש להם , )היקשרגם קינזין יכול ל(נקשר לשלפוחיות : 5מיוזין

להעברת חומרים מהגרעין axonal tansportמשמש בנוירונים ל . תוך תאיםאקטין ב .לפריפריה

באמצעות ראשי המיוזין יש תנועה , אותה מודיפיקציה משמשת להעברת דברים בתא .ההעברה בתא מתבצעת מהמרכז לפריפריה ולהיפך. לאורך האקטין

קינזין שייך (י משפחת המיוזינים "א לאורך האקטין או לאורך מיקרוטובולי עהתזוזה הי ).למשפחה זו

.ATPתהליך זה דורש .יש אלה שזזים יותר מהר או יותר לאט, לכל אחד מהחלבונים הללו יש את הקצב שלו

שמשתמשים בו באופנים , התהליך של תנועה של ראש מיוזין לאקטין הוא תהליך גלובלי . יצירת כוח או תנועה לאורך סיב למשל-צורך פעולות שונותשונים ל

הנוירונים . ההתכווצותמי ששולוט על הסידן שולט על : שליטה עצבית על השריר .הם בחלק הקדמי של עמוד השדרה. המוטוריים שולטים על התכווצות שריר השלד

להפעיל זה העצבים יכולה ' היחידה הקטנה ביותר שמע, שריר מכיל אלפי סיבי שריר . המעצבב הרבה סיבי שריר–) עצב בודד(נויריון אחד

. נוירון מוטורי אחד וכל סיבי השריר שהוא מעצבב–יחידה מוטורית .כל סב שריר שייך רק ליחידה מוטורית אחת

היחידות הן עבור תנועה עדינה . גודלה של יחידה מוטורית משתנה משריר לשרירעד כדי נוירון אחד , ה להיות שונה גם באותו שרירהיחידה המוטורית יכול. קטנות

נוירון אחד שמעצבב עשרות –או עבור שליטה גסה , שמעצבב סיב שריר אחד או שניים .סיבים

. הן לא נמצאות במקום אחד–היחידות המוטוריות מפוזרות ?איך המוח שולט על עוצמת ומשך ההתכווצות

מהי תדירות הירי . פ"ירות הירי ומשך פוהעצבים קידוד האינפורמציה תלוי בתד' במע . מוטוריות אנו מגייסים' וכמה יח

?איך מתורגמת תדירות ירי לעוצמת התכווצות .התכווצות> תגובה סידנית > פ "פו> ירי

פ בתדירות מסוימת אנו מגדיל רק את משך ההתכווצות ולא את "אם נעלה את תדירות פועת פשצהיה עוד בזמן של הפ אחד "עה של פואם נעלה את התדירות כך שהשפ. העוצמה

ככל שהתדירות עולה . ונקבל התכווצות בעוצמה יותר, יהיה יותר ויותר סידןפ אחר"פו . גבוהה ויש פחות ופחות שינוייםמסתכמים ברמת סידן יותר

או . וזאת עקב שהכמות הנכנסת שווה לכמות שמסולקת . steady stateבסוף מגיעים ל .הכמות פחות או יותר אחידה, עותיתזה לא קורה משמ, סת קטנה יותרשהכמות שנכנ

תמיד חצי מהכמות מסולקת וזו , לא משנה מה הכמות שנמצאת, כלומר הסילוק מתגברזהו , זמןXתמיד תסולק חצי מהכמות תוך . t1/2, המשמעות של זמן מחצית חיים

.ילוקככל שהכמות יותר גדולה יהיה יותר ס, סילוק מסדר ראשון :דוגמא לסכימה

X=10 סידן10 נכנס .t1/2=50 msec . 200אם הירי יקרה כלmsec נעלה" כל פעם "אך היה עוד , 5 ירדנו ל 50msec ואחרי 10הגענו ל , פ"אם היה פו, ונרד בהדרגה10ל הפעם (17.5פ עלינו ל "עוד פו. 7.5 נרד ל 50msecאחרי עוד . 15פ ועלינו ל "פו

.כלומר למרות שיש ירידה העלייה קטנה כל פעם. )2.5העלייה הייתה רק ).הכניסה קבועה אך הסילוק מתגבר(

זה יספיק לרדת כל פעם פחות ואז נגיע ל , 25Hzלמשל , 2אם נירה בתדר גבוה פי steady stateוהעלייה תהיה מהירה יותר, גבוה יותר.

מצב (טטנוס המצב נקרא , בתדירות מאוד גבוהה ידנה תנועה חלקה של השרירישתחרר יותר (ככל שהתדירות יותר גבוהה פאזת הגרף תהיה יותר גבוהה , )פיזיולוגי

.והעלייה תהיה מהירה יותר) תהיה גבוהה יותרsteady stateסידן ורמת הסידן ב

4הרצאה

.י סכימה ברמת הסידן"תרגום התדירות לעוצמת ההתכווצות הוא ע .ת המגויסות ניתן לשלוט על עוצמת ההתכווצותהיחידות המוטוריו' י מס"ע

:ניסויהתדירות , ברמה הולכת ועולהמבקשים להפעיל את השריר , מכניסים מחט לתוך שריר

.מגויסות' וכל הלאה עד שיותר יח, הולכת ועולה עד שיש גיוס של יחידה מוטורית שניהאך ישנו גם גיוס , תהמוח מסוגל לשלוט באופן פרטני על היחידות המוטוריות שמגויסו

וכשהמתח הולך וגדל מופעל מהשריר , בו בהתחלה מגויסות היחידות הקטנות, אוטומטי. הגיוס ההדרגתי הזה נעשה באופן חצי אוטומטי. גם היחידות הגדולות הולכות ומגויסות

ככל שהתא מעצבב פחות . יש יחס ביניהם–יש קשר בין תדירות הירי לגיוס היחידות . וא יהיה קטן יותרסיבי שריר ה

לכן יש מעט תרומה של תעלות . תת שדה–כ סינפסות עובדות במתחים נמוכים "בדאם נזרים זרם נקבל תגובה . הנוירון יתנהג כמו ממברנה פסיבית. יוניות תלויות מתח

ההתנגדות תהיה קטנה יותר וכתוצאה , אם ניקח תא גדול יותר ונזרים יותר זרם. מסוימתלכן תא גדול צריך שיותר סינפסות יפעלו בשביל להגיע . קטן יותרמכך המתח יהיה

). מתח שווה בכל התא–מניחים איזופוטנציאליות . (לאותו מתח של תא קטןהמוליכות , )תא יותר גדול(ככל שיש יותר תעלות , ההשפעה היא של ההתנגדות בלבד

.ות הכללית תרדככל שנוסיף יותר נגדים במקביל ההתנגד. ההתנגדות קטנה> גדלה .פ בתא גדול"באגע מסוים ההפעלה האוטומטית מספקת כדי להפעיל פו

30התא צריך . 0.5mVוכל סינפסה תורמת , 15mV פ בתא קטן"למשל סף פריצת פו .סינפסות כדי לפעול

ואז 0.2mV כל סינפסה תתרום רק –אם בתא גדול כל סינפסה תתרום פחות למתח .ת כדי שהתא יפעל סינפסו75צריך הפעלה של

.אותו זרם יגרום ליותר שינוי מתח> יותר התנגדות : תא קטן .אותו זרם יגרום לפחות שינוי מתח> פחות התנגדות : תא גדול

התא הקטן יגיב בתדירות גבוהה , לחסימת תעלותTTX סינפסות ונשים 50אם נפעיל שהאותות המועברים למרות . פ" לאחר התקופה הרפרקטורית נקבל שוב פו.יותר הפעם

.inputהם בינריים אך עוצמתם ומשכם תלוי בעוצמת ה פ "הסינפסות התדירות ומשך פו' ככל שנעלה את מס. פ בודד" סינפסות יהיה פו30ב

סינפסות ואז התא הגדול יירה והתא הקטן באגע מסוים התדירות 75תעלה עד שנגיע ל ).בגלל התקופה הרפרקטורית(שלו תתייצב

ככל . כ הגדולים"בהתחלה הקטנים ואח, מוטוריות לפי גודל התא' יוס מסודר של יחזהו ג .יותר ויותר יחידות מגויסות והתדירות הולכת ועולה, שההפעלה גדלה

ישנו אלגוריתם המחבר בין התדירות , יש תרגום של תדירות הירי לעוצמת ההפעלה .להפעלה שח מספר יחידות מוטוריות

:בעיות בהפעלת השרירהעיכוב , ההתכווצות הינה איטית. לפעמים רוצים מהירות גבוהה בהתחלת פעולה -1

י שינוי " אי אפשר לייעל את זה ע–הזמן מתבלבל בשריר עצמו , הוא בגלל השריר .העצבים' במע

והוא , במקרה ורוצים להפעיל את השריר לפרק זמן ארוך השריר עלול להתעייף -2 ).למרות שסיגנל ההפעלה עובר(מן לא יצליח להחזיק את העוצמה לאורך ז

הוא ATPמקור ה . ATPaseעיקר הבזבוז הוא ב . עלות אנרגטית גבוהה לשריר -3התא מסוגל להוציא את הפוספט מהר לקבלת , ) מאוד זמין(פוספוקריאטינין

ATP .פירוק , פירוק שומנים, מקורים אחרים יכולים להיות גליקוליזה אנאירובית .גלוקוז במיטוכונדריה

שומנים (חומרי הגלם . אך הוא נותן אספקה יחסית מועטה של גלוקוז, בשריר קיים גליקוגן . זהו תהליך איטי מאוד–מגיעים בעיקר מהדם ) וגלוקוז

שכל אחד יכול לעשות משהו , י יצירת סיבי שרירים שונים"הדרך בא נפתרות הבעיות היא ע .סיב אחד שפועל במהירות ואחר שפועל לאט. אחר, פועלים במהירות, זוללי אנרגיה–מהירים לבנים : תן לחלק את סוגי השרירים לשנייםני

.type 2סיבים אלו נקראים . מאוד חזקים ומתעייפים במהירותחסכוניים הפועלים באמצעות שומן וגליקוליזה , איטיים, מצד שני יש סיבים אדומים

.type 1ים סיבים אלה יכולים לעבוד לאורך זמן והם נקרא. אירוביתולכן הוא נמצא , הוא חשוב לגליקוליזה אירובית, מיוגלובין הינו חלבון הנושא חמצן בשריר

).הצבע האדום הוא עקב הימצאות המיוגלובין(בסיבים אדומים ולא בלבנים ח "בע, כל שריר בנוי משני סוגי הסיבים אך היחס ביניהם משתנה בהתאם לסוג השריר

.ולאימוןככל שהצביעה , ATPase לסיב מהיר יותר יהיה יותר – ATPaseמית של בצביעה היסטוכי

חוץ מהסיבים הבהירים והכהים ישנם סיבים ). זהו סיב לבן(כהה יותר הסיב יותר מהיר .סוג זה יכו להשתמש הן בפוספורילציה אוקסידטיבית והן בנשימה אנאירובית, בצבע ביניים

עם הזמן עצבים , ידות מוטוריות אדומות ולבנותיש יח. עצב מעצבב רק סוג אחד של סיבים .א ניתן להפוך יחידות מוטוריות לבנות לאדומות"ז, יכולים לשנות את ייעודן

. לא קיים סיב אשר עובד מהר לאורך זמן ובצורה חיסכונית לכן ככל שזה יותר steady state מהירידה להגיע ל 5t1/2לסיבים אדומים לוקח כ

.יורד ומטפס לאט, קטנההמשרעת . גבוה יותרt1/2זמן ההגעה ל , ר גבוה יותt1/2איטי .נותן עוצמה גדולה, סיב לבן מטפס ויורד מהר מאוד, לעמות זאת . וזה יכול להשתנות לפי האימון50:50היחס בין הסיבים הוא , בממוצע

.הנוירון הוא זה אשר קובע את סוג הסיב. ביחידה מוטורית איטית כל הסיבים איטיים .בתהליכי אדפטציה איטיים הנוירון יכול לשנות את יעודו

מתרחש בפעילות יתר של , )מספרם לא משתנה( סיבי השריר הולכים וגדלים –היפרטרופיה .י הוספת אקטין ומיוזין"עלייה בגודל הסיבים קורית ע. השריר

.התאים' גדילה במס–היפרפלזיה י מחט ורושמים גם מחוץ " השריר עצמו ערושמים מתוך, בדיקה של השריר : EMGבדיקת .לשריר

רואים תגובה חשמלית כללית של כל הסיבים , מגרים את העצב, שמים אלקטרודה .פ מכל הסיבים שהופעלו"כ פו"סה. שמתבטאת על פני השטח

).משרעת(בודקים מה הגובה בהפעלה מקסימלית .אפני שרוצים לדעת מהי זאת מ. כמה זמן לוקח מרגע הפעלת הגירוי עד לתגובה–זמן .ב

.מהירות ההולכה בעצבמחסירים את הזמן , B ובאתר Aמודדים תגובה באתר , הגירוי מתבצע בשני מקומות שונים

. כך מקבלים את ההולכה למרחק. ומחלקים במרחקB מהזמן שנמדד באתר Aבאתר .ועובי העור הם גורמים אשר משנים את מהירות ההולכה' טמפ

.י מחט" ע–מהשריר צריך להיכנס לתוך השריר כדי לרשום רק חלק :סוגי פגיעה

תגובה כללית סנסורית ומוטורית , בדיקת מהירות הולכה בעצב: פגיעה עצבית .א .ובדיקת מחט

.בודקים מה קורה בשריר עצמו באמצעות בדיקת מחט: םגיעה שרירית .בגיעה היא הפ, פ" כאשר יש ירידה במשרעת הפו.בפגיעה עצבית מההירות ההולכה יורדת

.באקסוניםבבדיקת מחט . נראה תגובה קטנה במשרעת בשריר, )פאזה אקוטית(כאשר חותכים עצב

אך היחידות המוטוריות ). גיוס מופחת(משריר נראה שלא ניתן לגייס יחידות מוטוריות .שנשארו הינן תקינות

שינוי כלומר ישנו. ואילו בפאזה הכרונית ישנו תהליך נוסף של אנרבציה של יחידות .נראה גיוס מלא. אדפטיבי אשר בו גם היחידות אשר לו נפגעו עוברות שינוי

:ניסוי. המון יחידות מוטוריות –רואים הפרעה , מבקשים מאדם להפעיל את השיר במקסימום כוחבסיבי שריר ) שלא קיימת באופן נורמלי(בנוסף לכך השרירים מתחילים םעילות ספונטנית

בשריר נורמלי במנוחה רואים התכווצויות קטנות ). ולא כיחידה מוטוריתכסיב בודד (בודדים ).אקוטית(זה גם לא נראה בפגיעה בשריר לאחר זמן קצר . או שלא רואים כלום

. סיבים שאליהם העצבוב נקטעהיחידות המוטוריות שלא נפגעו מתחילות לעצבב , עם הזמןהיחידה המוטורית שנוצרה היא . ונטיתישנם סיבים אשר לא מעוצבבים והן ייצרו פעילות ספ

למה שנותר יש יותר סיבי שריר לעצבב וזה גורם , הרבה יותר גדולה ממה שהייתה קודםוזאת מפני , )מתמשכת לאורך יותר זמן(לכך שהמשרעת תהיה יותר גדולה ויותר רחבה

תר ישנם יותר סיבים עכשיו וחלקם יו(שלוקח לגירוי יותר זמן להגי לסיבים השונים מאבדים את הסינכרון בין הסיבים השונים ויש תגובה לא חלקה , בנוסף לכך). רחוקים

).פוליפזית(נוצרות יחידות מוטוריות גדולות יותר שמכילות , שיתוק ילדים הורס נוירונים מוטוריים

י מחט היחידה תהיה הרבה יותר "אם נבדוק יחידה מוטורית בודדת ע. הרבה יותר סיבים .גדולה ורחבה

סיבי שריר לא מעצבבים יורים (שלושה שבועות לאחר הפגיעה נראה פעילות ספונטנית .יחידות מוטוריות לא תקינות, ההפעלה המקסימלית תהיה ירודה, )באופן ספונטנייחידה . נשאר אותו מספר של נוירונים עם פחות סיבי שריר, העצבוב תקין, בפגיעה בשריר

. יותרהמוטורית תהיה קטנה יותר וקצרהואם הפעילות . אם רואים תגובה יותר רחבה הפגיעה תהיה עצבית: בבדיקת מחט בשריר

.יותר קטנה וקצרה הפגיעה תהיה בשריר .רישום בעת הפעלה הולכת וגוברת של השריר: גיוס

. כל יחידה מוטורית גדולה יותר–בפגיעה עצבית יש גיוס מופחת וטורית קטנה יותר וצריך לגייס יותר יחידות בפגיעה בשריר הגיוס מואץ כי כל יחדה מ

.בשביל קבלת עוצמה אך .לא נראה מחלות אשר פוגעות בשניהם, מדובר על מחלות אשר פגעות בעצב או בשריר

.יכולות להיות שתי מחלות שונות באותו אדם ואז נראה את שתי סוגי הפגיעות

5הרצאה

lower motor neuronsה ' מע

האקסון יוצא עטוף במיאלין מהקרן הקדמית עד לסיב השריר , בחוט השדרהגוף התא נמצא .שם מתרחשת הסינפסה

, ALS: מחלות הפגועות בגוף התא של הנוירון המוטורי . המחלות מחולקות לפי מיקומן .פוליוALS :ישנו . המוטורית בלי לפגוע בקוגניציה' פוגעת במע. המוטורית' מחלה ניוונית של המע

הסימפטומים הם מוטוריים . UMN ו LMNהמוטורית על שני חלקיה ' המעהרס של . שנים3בשל פגיעות בשריר הנשימה יש מוות תוך . חוסר תנועה של השריר–טהורים

. אין טיפול יעיל, המוטורית מספיקה לתפקד בהדרגה על כל חלקיה' המע–האבחנה הקלינית הורס (הוא בעקבות גלוטמט מוגבר ' חושבים כי חלק מהרס המע. מקובל לתת רילוטק

זה גורם להקלה מאוד קטנה -התרופה גורמת לסילוק גלוטמט מהסינפסה ). תאים .בסימטפומים

סופר אוקסיד (י פגיעה באנזים שמפרק את הסופר אוקסיד "יצרו מודל חיה של המחלה ע בכל הגילאים יכול לפגוע. גנטי5%. ולכן חושבים שהגורם הוא רדיקליים חופשיים, )מוטאז

.לא סביבתי, ומעלה20מ .משווים ביניהם מול כוח הכובד או מול כוח של בנאדם אחר, בודקים את השרירים

מחלת חום שאחריה מתפתחת . LMN הפןכעת ב מחלה ויראלית, מוות של תאים: פוליוהנשימה התפתחה בגלל . כולל שרירי נשימה בגלל הפגיעה בנוירונים, חולשת השרירים

.י חיסון"טיפול ע. ליוהפופריצת (הדיסק של החוליות יכול ללחוץ על השורש : תחילת האקסון, פגיעה בשורש התא

בין החוליות יש דיסקים , האקסון פועל דרך תעלות צרות. זה גורם לפגיעה מוטורית, )דיסק . עלולים לזוז הצידה וללחוץ על השורשים–שיכולים לזוז בעיקר , ישנן הרבה מחלות שפוגעות באקסון. אקסון ומיאלין, מרכיבים2יש : פגיעה באקסון

מבחינה פיזיולוגית מחלות של פגיעה במיאלין . נוירופאתיות, מחלות מטבוליות כמו סוכרתmultiple sclerosis –פגיעה . הפגיעה היא באולגודנדרוציטים, מחלה אוטואמונית

מחלות אשר בהן יש פגיעה במיאלין ישנן גם. המוטורית התחתונה' אך לא של המע, במיאלין .תסמונת גיליאן ברה, כגון דיפתריההפירפרי

ימים טרם 3קושי מתקדם בהליכה במהלך , נימול בכפות הרגליים , 32בן : תיאור של חולה .חולשה וירידה בתחושה סימטרית ברגליו. סבל ממחלה גסטרואינטסטינלית שחלפה. קבלתוזוהי תסמונת . עה סנסורית ומוטורית יחסית סמטרית וכלליתהפגי, סנסורית חיובית: נימול

הנשימה נפגעת מאוחר , המחלה מתחילה מלמטה ועולה למעלה. קלאסית של גיליאן ברהולמרות , מעוצבב מסגמנטים גבוהים בצואר) phrenic) C3-C5יחסית וזאת מפני שעצב ה

.C4שהסרעפת נמוכה יותר היד מתחילה להיות מעוצבבת מ .זוהי מחלה אוטואמונית. ם בו התסמונת נעצרת תלוי במזלהמקו

המחלה אינה . כאב, ויברציה. רק בחוא השדרה הם מתחילים להתפצל, בדיקת תחושהמשהו מפעיל את . schwannהפגיעה היא בתאי ה . 2:100000שכיחה אבל גם לא נדירה

.ר חשוףנשאעצב המיאלין נהרס וה. המערכת החיסונית נגד מרכיביים עצמייםמגדיל את ה . (האטה המהירות ההולכה> אובדן מיאלין , יש עצב ללא מיאלין: הפיסיולוגיה

Rm .(יברח"הוא תלוי בכמה זרם , הזמן עד הפריצה הבאה יקבע את המהירות, פ"יש פו " היחס הוא. יידרש יותר זמן, ככל שיברח יותר זרם הצידה. לצדדים וכמה יגיע למטרה

X α Rm/Ri .של אקסון ללא מיאלין היא חשיפה של חלק לא אקסיטבילי של הבעיה כל הזמן בורח זרם הצידה . nodes of ranvierהתלות היוניות נמצאות רק ב , הממברנה –פ לאורך האקסון בלי מיאלין "הזרם הולך ודועך ויש כישלון בהעברת פו, מהממברנה

.פ בגלל דה אמיניזציה" פוישנם אקסונים שלא מעבירים. conduction blockמתקבל .הפוכה אם מודדים אותו מחוץ לתא משר אם מודדים אותו מתוכופ נראה בצורה "פו

כך יש תעלות רק בחלקים . מיאלין חשוב מאוד בחיסכון במעבר יונים וחיסכון בתעלות ).הולכה סלטטורית(פ נע בקפיצות "באקסון עם מיאלין פו. קטנים של האקסון

אם המחלה מתפשטת מספיק . לפעמים יש זיהום לפני הופעת המחלה–תסמונת גיליאן ברה ואם מצליחים להישאר –עוברת לבד , self limitingהמחלה היא . יש הפסקת נשימה, גבוה

.בחיים עד שהיא חולפת אז הבנאדם יחלים לחלוטיןזק נוצר נ. פ לאורך האקסון"טרשת נפוצה היא מחלה דלקתית שפוגעת במיאלין המרכזי ובפו

כנראה יש . מחלה זו הינה כרונית ומפושטת יותר. והמצב לא חוזר לקדמותו, לאקסונים .פגיעה נוספת פרט למיאלין

inputנ עקב חוסר ב "ככה, מחלה גיליאן ברה גורמת לכאבים חזקים באזור הישבנים . הכאב הינה בלי מיאלין ולכן אין הפרעות בהולכת סיבי הכאב' מע. סנסורי

.יסמיאסטניה גרוו, בוטולינום טוקסי: שריר-ים בחיבור עצבמצבים שפוגעי בוטולינום "יכולת זו נפגעת ע. איחוי וזיקולות עם הממברנה> נכנס סידן > פ מגיע"פו

.AchEי "סילוקו מתבצע ע, נקשר לרצפטורים פוסטסינפטייםAch. טוקסיון תוקפת גידולים החיס' מע, ליד סרטן( זו מחלה פאראנאופלסטית –מיאסטניק סינדרום

במחלה זו מתפתחת תגובה חיסונית נגד ). סרטניים זה עלול לגרום למחלות אוטואמוניותי מדידת הנוגדנים ניתן לרבחן את "ע. תעלות סידן תלויות מתח בממברנה הפרה סינפטית

פ באקסון הפרה סינפטי יהיה "פו. י חסם לתעלות אשלגן"טיפול סימפטומטי ע. התסמונתלמרות שיש פחות תעלות כל תעלה . וזמן הפעלת תעלות הסידן יהיה ארוך יותרארוך יותר

.תפעל יותר ותהיה הפעלה של השרירהבוטוליניום עלתה חשיבות . נמצא בעיקר בשימורים מקולקלים. בעבר היה נדיר: בוטוליזם

זהו החומר אשר . מפני שהוא משמש כטיפול לפעילות יתר של השרירים ודיכוי סינפסות הורסים –הם פרוטאזות , החיידק מייצר הרבה טוקסינים). יישור קמטים(דוע בשם בוטוקס י

פועל באופן לא ספציפי על , הוא מפריע לאסוציטוזה. חלבונים וכך מפריעים לשחרורהסומטית מופעלת משני נוירונים ' המע. (האוטונומית' טרמינלים כולינרגיים ולכן פוגע במע

– UMN ו LMN.( סיב פרה גנגליונרי וסיב , סיב שמביא את הפקודה: נוירונים3כבת מ וטונומית מורהא' המע

מפתטית הגנגליון קרוב פאראס. הגנגליון קרוב לעמוד השדרה–סמפתטית . פוסט גנגליונרי .איבר המטרה

. לכן פגיעה בו תפגע בשתי המערכותAchבגנגליון הנוירוטרנסמיטר הוא תמיד בסוף . ונראה פעילות יתר של האקסוןAch לא יהיה סילוק של אז, AchEגז עצבים חוסם עם הזמן תעלות הנתרן נכנסות , בהתחלה יש מעט התכווצויות שרירים. השריר משתתק

.נוצרת אינאקטיבציה והשריר משתתק. פ"לאינאקטיבציה ולא יכולות ליצור פו מצבה משתנה .אישה סובלת מבעיות מוטוריות בשרירים סביב העיניים: תיאור מקרה . פטוזיס–צניחת עפעפיים . היא החלה לסבול מחולשה. במהלך היום

מיסטניק . (מפני שהפגיעה היא מעל לצוואר, ניתן להסיק שהאישה סבלת ממיסטניה גרביס ).סינדרום לא מערב את הצוואר

. Achהפגיעה היא ברצפטור ל . והיא מחלה אוטואמונית קלאסית1:1000המחלה לא נדירה הנוגדנים נקשרים לרצפטור ). לא חוסמים אותה(גדנים גורמים להרס של התעלה הנו

.מעוררים תגובה חיסונית אשר מביאה להריסתו . בדםAchRהנוגדנים ל ' יודעים היום למדוד את מס: אבחנה

לאחר (פתיחת עיניים > מזריקים אותו , AchEמעכב מהיר של , חסם מהיר–מבחן טנסליון ). חוזר לקדמותודקות המצב' מס

רואים הקטנה הדרגתית , חיקוי של פעולת ההתעייפות, גירוי בתדר נמוך– EMGשימוש ב כשמפעילים סינפסה פעמים חוזרות הפוטנציאל הסינפטני . תהליך התעייפות–פ "של פו

, פ"אך תמיד יפרוץ פו). התעייפות של הסינפסה–דיכוי בהפעלה חוזרת (שלה הולך וקטן חלק מהסיבים לא . כבר לא3 וה 2אך ה , הראשון יהיה מעל הסףMGב . פעלהיש מספיק ה

. בתדר נמוךEMGפ ונראה הקטנה ב "יירו פו : משפחות של מחלות שריר3ישנם : מחלות שריר

Myositis –דלקת בשריר ,Myopathy ו mascular dystrophy) חולשת שרירים.( Duchene – תאחיזה ל ( מחלה קשה של זכריםX( , 20מתים בגיל , 10כסא גלגלים בגיל

.בשל בעיה לבבית ואי ספיקה נשימתיתאשר מעבירה את הכוח מהשריר ' מע, של דיסטרופין וגליקופרוטאין' במעהמחלה פוגעת

אך ממברנה אינה . י ממברנה בין השריר לגיד"הדרך הטבעית לעשות זאת היא ע. לגידמורכבת של העברת ' בתאי שריר נוצרה מעולכן, מסוגלת לעמוד בפני המתחים המכניים

שמחוברים בקומפלקס חלבוני של ) המתכווצת' חוץ מאלה במע(ישנם אקטינים . כוחדיסטרופין וגליקופרוטאין שחוצים את הממברנה ומתחברים למטריקס החוץ תאי וכך עובר

–בכלל אין ייצור של דיסטרפוין Ducheneב . יש חוסר בדיסטרופיןdystrophyב . הכוח .ולכן יש פגם בהעברת הכוח של השריר. הוא חסר לחלוטין