Szívelektrofiziológiai alapjelenségek. Dr. Tóth András 2018

Hasonló dokumentumok
Elektrofiziológiai alapjelenségek 1. Dr. Tóth András

Elektrofiziológiai alapjelenségek. Dr. Tóth András

Termodinamikai egyensúlyi potenciál (Nernst, Donnan). Diffúziós potenciál, Goldman-Hodgkin-Katz egyenlet.

Sejtek membránpotenciálja

Membránpotenciál, akciós potenciál

Membránszerkezet Nyugalmi membránpotenciál

Elektrofiziológiai alapjelenségek 1. Dr. Tóth András

Membránpotenciál. Nyugalmi membránpotenciál. Akciós potenciál

A Sejtmembrán Szerkezete Nyugalmi Membránpotenciál

A Sejtmembrán Szerkezete Nyugalmi Membránpotenciál

Membránszerkezet. Membránszerkezet, Membránpotenciál, Akciós potenciál. Folyékony mozaik modell. Membrán-modellek. Biofizika szeminárium

Az ingerületi folyamat sejtélettani alapjai

Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum Biofizikai és Sejtbiológiai Intézet

Membránszerkezet, Membránpotenciál, Akciós potenciál. Biofizika szeminárium

Egy idegsejt működése. a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál

a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál. Nyugalmi potenciál. 3 tényező határozza meg:

Az ioncsatorna fehérjék szerkezete, működése és szabályozása. A patch-clamp technika

Az idegsejt elektrokémiai és

MEMBRÁNSZERKEZET, MEMBRÁNPOTENCIÁL, AKCIÓS POTENCIÁL. Biofizika szeminárium

Transzportfolyamatok a biológiai rendszerekben

Érzékszervi receptorok

Nyugalmi és akciós potenciál

Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

Nyugalmi potenciál, akciós potenciál és elektromos ingerelhetőség. A membránpotenciál mérése. Panyi György

Bari Ferenc egyetemi tanár SZTE ÁOK-TTIK Orvosi Fizikai és Orvosi Informatikai Intézet

A membránpotenciál. A membránpotenciál mérése

Az akciós potenciál (AP) 2.rész. Szentandrássy Norbert

Biofizika szeminárium. Diffúzió, ozmózis

Potenciálok. Elektrokémiai egyensúly

Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

Biológiai membránok és membrántranszport

BIOFIZIKA. Membránpotenciál és transzport. Liliom Károly. MTA TTK Enzimológiai Intézet

BIOFIZIKA I OZMÓZIS Bugyi Beáta (PTE ÁOK Biofizikai Intézet) OZMÓZIS

OZMÓZIS. BIOFIZIKA I Október 25. Bugyi Beáta PTE ÁOK Biofizikai Intézet

Diffúzió. Diffúzió. Diffúzió. Különféle anyagi részecskék anyagon belüli helyváltoztatása Az anyag lehet gáznemű, folyékony vagy szilárd

Membrántranszport. Gyógyszerész előadás Dr. Barkó Szilvia

Transzportfolyamatok a biológiai rendszerekben

6 Ionszelektív elektródok. elektródokat kiterjedten alkalmazzák a klinikai gyakorlatban: az automata analizátorokban

térrészek elválasztása transzport jelátvitel Milyen a membrán szerkezete? Milyen a membrán szerkezete? lipid kettısréteg, hidrofil/hidrofób részek

Anyagismeret 2016/17. Diffúzió. Dr. Mészáros István Diffúzió

Biofizika I. DIFFÚZIÓ OZMÓZIS

13 Elektrokémia. Elektrokémia Dia 1 /52

Orvosi Fizika 10. Biológiai membránok fizikája, diffúzió, ozmózis Dr. Nagy László

Szigeti Gyula Péter. Homeosztázis

OZMÓZIS, MEMBRÁNTRANSZPORT. Vig Andrea PTE ÁOK Biofizikai Intézet

Elektromos ingerlés ELEKTROMOS INGERLÉS. A sejtmembrán szerkezete. Na + extra. Elektromos ingerlés:

4. Egy szarkomer sematikus rajza látható az alanti ábrán. Aktív kontrakció esetén mely távolságok csökkenése lesz észlelhető? (3)

A diffúzió leírása az anyagmennyiség időbeli változásával A diffúzió leírása a koncentráció térbeli változásával

Biofizika I. OZMÓZIS. Dr. Szabó-Meleg Edina PTE ÁOK Biofizikai Intézet

OZMÓZIS, MEMBRÁNTRANSZPORT

NÖVÉNYGENETIKA. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

IONCSATORNÁK. I. Szelektivitás és kapuzás. III. Szabályozás enzimek és alegységek által. IV. Akciós potenciál és szinaptikus átvitel

SEMMELWEIS EGYETEM. Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet, Nanokémiai Kutatócsoport. Zrínyi Miklós

Intracelluláris ion homeosztázis I.-II. Február 15, 2011

A Sejtmembrán Szerkezete, Nyugalmi Membránpotenciál

ORVOSI BIOFIZIKA. Damjanovich Sándor Mátyus László QT Szerkesztette

NÖVÉNYGENETIKA. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Diffúzió. Diffúzió sebessége: gáz > folyadék > szilárd (kötőerő)

Tubularis működések. A veseműködés élettana, a kiválasztás funkciója, az emberi test víztereinek élettana (2) (Tanulási támpontok: 54-57)

Dr. Kopecskó Katalin

Transzportfolyamatok

Molekulák mozgásban a kémiai kinetika a környezetben

Diffúzió 2003 március 28

Kémiai alapismeretek 11. hét

Gyógyszerészeti neurobiológia. Idegélettan

A transzportfolyamatok és a sejtek közötti kommunikáció

A veseműködés élettana, a kiválasztás funkciója, az emberi test víztereinek élettana (2)

ELEKTROKÉMIA. - elektrolitokban: ionok irányított mozgása. Elektrolízis: elektromos áram által előidézett kémiai átalakulás

A sejtek membránpotenciálja (MP)

Anyagvizsgálati módszerek Elektroanalitika. Anyagvizsgálati módszerek

Indikátorok. brómtimolkék

SEMMELWEIS EGYETEM. Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet, Nanokémiai Kutatócsoport. TRANSZPORTFOLYAMATOK biológiai rendszerekben.

4. BIOMEMBRÁNOK Membránon keresztüli transzport A passzív diffúzió. megszűnik. Energiaforráshoz való csatolás

Reakciókinetika és katalízis

Az idegi működés strukturális és sejtes alapjai

Általános Kémia, 2008 tavasz

Egy idegsejt működése

A transzportfolyamatok és a sejtek közötti kommunikáció

A vese mőködése. Dr. Nánási Péter elıadásai alapján

7 Elektrokémia. 7-1 Elektródpotenciálok mérése

Homeosztázis A szervezet folyadékterei

FEJEZETEK AZ ÉLETTAN TANTÁRGYBÓL

A plazmamembrán felépítése

A veseműködés élettana, a kiválasztás funkciója, az emberi test víztereinek élettana (2)

HOMOGÉN EGYENSÚLYI ELEKTROKÉMIA: ELEKTROLITOK TERMODINAMIKÁJA

Hodkin-Huxley formalizmus.

Elektro-analitikai számítási feladatok 1. Potenciometria

Reakciókinetika és katalízis

Novák Béla: Sejtbiológia Membrántranszport

Biofizika 1 - Diffúzió, ozmózis 10/31/2018

Ahonnan letölthető az anyag (egy része):

ELEKTROLIT VIZSGÁLATOK 1. ELEKTROLITOK

A légzési lánc és az oxidatív foszforiláció

VÍZKEZELÉS Kazántápvíz előkészítés ioncserés sómentesítéssel

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Transzporterek vizsgálata lipidmembránokban Sarkadi Balázs MTA-SE Molekuláris Biofizikai Kutatócsoport, MTA-TTK Budapest

zis Brown-mozg mozgás Makromolekula (DNS) fluktuáci Vámosi György

Kémiai alapismeretek 6. hét

Membrán, transzport. Tankönyv 3.1 és 3.2 fejezetei. Szabó Gábor, 2016

MEDICINÁLIS ALAPISMERETEK BIOKÉMIA A BIOLÓGIAI MEMBRÁNOK 1. kulcsszó cím: MEMBRÁNOK

Átírás:

Szívelektrofiziológiai alapjelenségek 1. Dr. Tóth András 2018

Témák Membrántranszport folyamatok Donnan egyensúly Nyugalmi potenciál

1 Transzmembrán transzport

A membrántranszport-folyamatok típusai

J: diffúziós fluxus A: felület dc/dx: koncentráció gradiens D: diffúziós állandó (D: cm 2 /s) dc J DA dx c J DA x J D dc A dx Fick első (diffúziós) törvénye

A diffúzióhoz szükséges időtartam a diffúziós távolság függvényében négyzetesen változik

J J K Fick törvénye membránra DA DA D x c x c x : particiós koefficiens K: permeabilitási tényező Transzmembrán diffúzió kinetikája

Az ozmotikus diffúzió alapelve

A facilitált diffúzió mechanizmusa

Ioncsatornán keresztüli transzport (facilitált diffúzió!!!) szabályozásának alapelve

A Na /K -ATPáz aktív traszportjának működési sémája

Másodlagos aktív transzportfolyamatok

Michaelis-Menten egyenlet V max : maximális transzport sebesség K m : szubsztrát koncentráció, melynél a transzport sebessége = V max /2 A protein-mediált transzport szaturációs kinetikája

Kérdés: Mi az elvi különbség az alábbi három iontranszporter között? 1. Nátrium-kalcium kicserélő 2. Nátrium-hidrogén kicserélő 3. A szarkolemma kalcium pumpája

2 Ionegyensúly

o RT ln C zf RT ln X X A B zf A B Az elektrokémiai potenciál(különbség)

gyensúlyban 0 zf A X A ln zf A X B X A B RT ln X RT X B ln zf X RT B A B A B gyértékű kationra Z = 1 X 60mV lg X X A B A Nernst egyenlet levezetése

Kérdés: Mit értünk egy adott ion egyensúlyi potenciálján?

Lássuk, hogyan használható a Nernst egyenlet ionmozgások vizsgálatára diffuzibilis ionok esetén:

A B A B 0.1 M 0.01 M 1 M 0.1 M K K HCO 3 - HCO 3 - A B = -60 mv A B = 100 mv Fenn áll-e az egyensúly valamelyik esetben? A Nernst egyenlet alkalmazásai 1.

A B A B 0.1 M K 0.01 M K 1 M HCO 3-0.1 M HCO 3 - A B = 60 mv 60 mv-nál a K elektrokémiai egyensúlyban van a membrán két oldalán Nincsen elektromos hajtóerő!!! A Nernst egyenlet alkalmazásai 2.

A B A B 0.1 M K 0.01 M K 1 M HCO 3-0.1 M HCO 3 - A B = -60 mv -60 mv-nál a a membrán két oldalán a K ion egyensúlyi állapotban van Nincsen elektromos hajtóerő A B = 100 mv nnél a membrán-feszültségnél a HCO 3- ion nincsen elektrokémiai egyensúlyi állapotban lektromos hajtóerő: 40 mv A Nernst egyenlet alkalmazásai 3.

Lássuk, mi történik akkor, ha a membrán legalább egy ionra NM permeábilis:

A B A B [K ] = 0.1 M [P - ] = 0.1 M [K ] = 0.1 M [Cl - ] = 0.1 M [K ] = [Cl - ] = [P - ] = 0.1 M [K ] = [Cl - ] = Kiindulási állapot gyensúly? 1. Az elektroneutralitás elvének érvényesülnie kell! 2. Az elektrokémiai potenciál minden diffuzibilis ionra zérus kell hogy legyen! (z nem diffuzibilis ionra nem teljesül!!!) A Gibbs-Donnan egyensúly kialakulása 1.

A B A B [K ] = 0.1 M [P - ] = 0.1 M [K ] = 0.1 M [Cl - ] = 0.1 M [K ] = 0.133 M [Cl - ] = 0.033 M [P - ] = 0.1 M [K ] = 0.066 M [Cl - ] = 0.066 M Kiindulási állapot gyensúlyi állapot* (!?) 1. Az elektroneutralitás elve érvényesül!!! 2. Az elektrokémiai potenciál K -ra és Cl - -ra zérus!!! 3. * Tehát minden OK? A Gibbs-Donnan egyensúly kialakulása 2.

P Hidro = 2.99 atm!!! A B A B [K ] = 0.1 M [P - ] = 0.1 M [K ] = 0.1 M [Cl - ] = 0.1 M [K ] = 0.133 M [Cl - ] = 0.033 M [P - ] = 0.1 M [K ] = 0.066 M [Cl - ] = 0.066 M Kiindulási állapot gyensúlyi állapot (A nyomásokra nem áll fenn az egyensúly!!!) Gibbs-Donnan egyensúlyban a membrán két oldala között jelentős hidrosztatikus nyomásgradiens alakul ki

Kérdés: Mikor van Gibbs-Donnan egyensúlyban egy élő sejt membránja?

3 Nyugalmi potenciál

A B 0.1 M NaCl 0.01 M NaCl Ha a membrán kationra permeábilis, de anionra nem, kation áram szükséges az egyensúly kialakulásához!!! A koncentrációs elem működési elve 1

Na A B 0.1 M NaCl 0.01 M NaCl lektrokémiai egyensúlyban A B = - 60 mv A koncentrációs elem működési elve 2

Kérdés: Válasz? Mennyi Na ionnak kell átvándorolnia a membránon az egyensúly eléréséhez? Nagyon-nagyon kevés? Nagyon kevés? Igen kevés? Közepes? Igen sok? Nagyon sok? Nagyon-nagyon sok?

Lássuk, hogyan modellezhetők az élő sejtek multi-ion koncentrációs elemmel:

Kísérletesen meghatározott intra- és extracelluláris ionkoncentrációk és nyugalmi membránpotenciál

Cl - Na cc cc 1) Na K IC (mm) 15 150 C (mm) 150 5 eq 60 mv -90 mv Cl - 10 125-70 mv -70 mv Prot - 150 - - cc K 2) 3) P K 100 P Prot 0 Na 4) m 70 mv A nyugalmi membránpotenciál egyszerűsített modellje humán vázizomra

K K m K Na Na m Na Cl Cl m Cl g I g I g I R g R U I ) ( ) ( 0 ) ( 1 A chord konduktancia egyenlet egyensúlyi feltételei A nyugalmi potenciál elméleti becslése 1.

6 0 0-70 -90 Na m K I Na ( m m I g K K Na g 0 ) g K g Na Na ( K m g K g K Na ) g Amikor: g Na = 1 & g K = 100 g Na K Na m 100 100 1 K 1 100 1 Na A chord konduktancia egyenlet

A nyugalmi potenciál elméleti becslése 2. m RT F ln k k pk pk [ K [ K ] ] o i k k pna pna [ Na [ Na ] ] o i k k pcl pcl [ Cl [ Cl ] ] i o A constant field (Goldman-Hodgkin-Katz) egyenlet

A nyugalmi potenciált kialakító főbb tényezők C

Kérdés: Melyek az alapvető feltételei stabil membránpotenciál kialakításának és fenntartásának?

Válasz: 1. lkülönült ion kompartmentek 2. A membrán szelektív permeabilitása 3. Ion koncentráció gradiensek 4. nergia ellátás és ion transzporterek

Szívsejtek

A nyugalmi potenciál szívizomban is erősen [K ] függő kell, hogy legyen

A nyugalmi potenciál valóban nagymértékben [K ] függő szívizomban (mért: Vm, illetve számított: k görbék)

Kérdés: Miért lehet a nyugalmi potenciál értéke 30 mv egyes sejtekben (pl. vvt), míg más sejtekben (pl. szívizomsejt) 90 mv?

Kérdés Melyek a membránpotenciál aktuális értékét meghatározó tényezők?

Válasz 1. A monovalens kationok koncentrációgradiense 2. A membrán szelektív permeabilitása kationokra 3. Az intracelluláris, nem permeábilis anionok koncentrációi

Folytatás következik!