If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание
Текущ час:0:00Обща продължителност:13:53

Видео транскрипция

В предишното видео се запознахме с това как изглежда невронът и с отделните му части. Добихме обща представа за това как работи той. Получава стимули през дендритите, като в бъдещи уроци ще разгледаме какво точно означава това. Този импулс, тази информация, тези сигнали се наслагват. Ако има множество стимули при дендритите, ги събираме, и ако заедно достигнат някакъв критичен праг, ще генерират активни потенциали – сигнал, който пътува по аксона, и може би стимулира други неврони или мускули, защото терминалите на аксоните са свързани с дендрити на други неврони или с мускулни клетки. Но в това видео искам да изясня какво точно представлява сигналът и как невронът пренася информацията по дължината на аксона. Или какво се случва от дендрита до аксона. Преди да започна по същество, най-напред искам да имаш солидно разбиране относно потенциалната разлика на мембраната на неврона. Всъщност всички клетки имат някаква потенциална разлика на мембраната, но това е от съществено значение именно при неврона и неговата способност да предава сигнали. Да разгледаме един неврон по-отблизо. Мога да използвам всяка част от неврона, която не е покрита с миелин. Ще разгледам мембраната. Ето това е мембраната на един неврон. Това е мембраната на неврона. Това е вън от клетката. А това е вътрешността на неврона или на клетката. Наоколо има натриеви и калиеви йони, които се реят наоколо. Ще нарисувам натрия ето така. Ще бъде кръгче. Натрият има положителен заряд +1. Калиевите йони ще бъдат малки триъгълничета. Символът на калия в Менделеевата таблица е K. Калият също е положително зареден. Те са разпръснати наоколо. Да разгледаме средата вън и вътре в клетката – ще направя малко калиеви йони като триъгълници. Има калий вътре в клетката и извън клетката. Те са положително заредени навсякъде. Има и натрий отвън, има натрий и вътре. Всички са с положителен заряд. Оказва се, че клетките имат повече положителни заряди от външната страна на мембраната си, отколкото вътре в тях. Затова има потенциална разлика и ако тук нямаше мембрана, отрицателните заряди щяха да се стремят да излязат от клетката или положителни заряди – съответно да влязат в нея. Външната среда се оказва по-положително заредена и сега ще говорим защо това е така. Външната страна е по-положително заредена, вътрешността е по-малко положителна. И така, това се нарича електрическа потенциална разлика. Ако това е по-малко положително от това, ако имам положителен заряд тук, той ще иска да отиде към по-малко положителната среда. Ще иска да се отдалечи от останалите положителни заряди. Ще бъде отблъснат от останалите положителни заряди. По същия начин ако имам един отрицателен заряд ето тук, той ще иска да се отдалечи. А онзи положителен заряд ще бъде щастлив да се намира тук, сред отрицателните заряди, отколкото при събратята си. Но въпросът е как се случва това. Ако нямаше преграда, зарядите щяха да се движат безразборно и нямаше да имаме тази потенциална разлика. Затова трябва да вложим енергия в системата, за да се получи това състояние, при което имаме повече положителни заряди навън, отколкото вътре в клетката. И това се случва благодарение на калиево-натриевата помпа. Ще го нарисувам по специфичен начин. Очевидно белтъкът не изглежда точно така, но ще покаже нагледно как става изпомпването. Ще нарисувам тази част от белтъка. Изглежда ето така и сигурно се досещаш защо го нарисувах по този начин. Ето едната страна на белтъка или на ензима. Ето я и другата. Истинският белтък не изглежда точно така, но прилича на картинката. Показвал съм ти как изглеждат белтъците. Приличат на големи струпвания от неща и са със сложна структура. Отделни части на белтъка може да са свързани за различни неща и тогава целият белтък променя формата си. Но тук правя само проста схема, защото това, което искам да ти покажа, е калиево-натриевата помпа в състояние на покой. Това, което се случва в тази ситуация, е че имаме тези хубави места, където може да се свърже натрият. Така че в тази ситуация натрият може да се свърже в тези места на нашия ензим или нашият протеин. Но ако просто натриевите йони се свързват, като не постъпва никаква енергия в системата, тогава няма да стане нищо, всичко ще си остане така. Действителният протеин може да изглежда много странно. Реалният протеин може да е огромен протеинов облак, и тогава натриевите йони ще се свържат тук, тук и тук. Може би са някъде вътре в протеина, но все пак нищо няма да се случи, когато просто натрият се свърже от тази страна на протеина. За да се случи нещо, за да може нещо да бъде изпомпено навън, се използва енергия от АТФ. Имаме всички тези видеоуроци за дишането, когато ти казах, че АТФ е обменната валута за енергията на клетката... това е полезното нещо, което върши АТФ. АТФ – това е аденозин трифосфат, който може да отиде в друга част на ензима, а на нашата скица може да отиде в тази част на ензима. Ще взема различен цвят. Това е АТФ. Този ензим всъщност е вид АТФ-аза. Когато казвам АТФ-аза, това означава, че разкъсва фосфата от АТФ... и това се дължи на неговата форма. Той може да го измести. Когато той измести фосфата, това променя формата. Нека да го запиша в последователни стъпки. Значи в първата стъпка имаме натриеви йони... и всъщност, нека да ги преброим. Имаме три натриеви йони – това е действителното съотношение – три натриеви йона отвътре на клетката или неврона. Те се свързват към помпата, която е просто един протеин, който преминава през мембраната. Във втората стъпка отново имаме АТФ. АТФ се разлага на АДФ плюс фосфат и тогава протеинът променя формата си. Това също така осигурява енергия за промяна на формата на помпата. Това е първоначалният вид на помпата. На финала помпата вероятно изглежда ето така. Ще разчистя малко място. Ще нарисувам помпата на финала ето тук. Значи това е в началото. След като фосфатът се отдели от АТФ, тя изглежда ето така. Вместо в тази конфигурация, тя се отваря в другата посока. Сега изглежда ето така. И разбира се пренася тези фосфатни групи. Те имат положителен заряд. Носи тези фосфатни групи. Отваря се ето така. Тази страна сега изглежда ето така. Сега фосфатните йони се освобождават навън. Те се изпомпват навън. Запомни, това изисква енергия, защото се движи срещу съществуващия градиент. Взимаме положителен заряд и го пренасяме към среда, която е даже още по-положителна, отколкото тази, от която е бил, тъй като там вече има много натриеви йони, и ние внасяме допълнителен натрий. Така че се движат срещу градиента на заряда и срещу градиента на натриевите йони. И сега, това може да наречем трета стъпка, натрият се освобождава извън клетката. Когато това си промени формата, то не може така добре да свързва натрия. Може би тези също малко се променят, така че натрият дори не може да се свърже с тази конформация, след като протеинът се е променил заради АТФ. Значи в стъпка три имаме три Na+, натриеви йони, които се освобождават навън. Повтарям, в тази конфигурация имаме само тези положителни йони тук. Тези положителни йони искат да са максимално далеч един от друг. Те вероятно са привлечени от самата клетка, защото клетката е по-малко положителна вътре. Затова тези положителни йони, и в частност калият... може да се свърже с тази страна на протеина, когато той е... предполагам, че можем да наречем това активирана конфигурация. И стигаме до стъпка четири. Имаме два натриеви йона, свързани с... можем да кажем с тази активирана помпа, или променена помпа. Или да кажем, че това е отворената помпа. Така че те идват тук и когато се свържат, това отново променя формата на този протеин обратно в тази форма, към тази отворена форма. Когато се върне към тази отворена форма, тези вече не са тук, но имаме тези двата, които са тук, и в тази конфигурация ето тук, изведнъж тези вдлъбнатини... може би не са вдлъбнатини. Това са специални места в този огромен протеин. Те не са така добри в задържането на връзката с тези натриеви йони, затова те се освобождават в клетката. Стъпка пет – помпата... това променя формата на помпата. Помпата си възстановява първоначалната форма. И когато се върнем към първоначалната форма, тогава тези два натриеви йона се освобождават вътре в клетката. Ще видим в следващите няколко урока защо е полезно да имаме натриеви йони вътре. Може да попиташ: Защо просто не продължим да изпомпваме нещата навън, за да се поддържа потенциалната разлика? Но ще видим, че тези натриеви йони всъщност са много полезни. Какъв е крайният резултат? Имаме много повече натриеви йони навън и и имаме повече калиеви йони вътре, но аз казах, че вътрешността е по-малко положителна от външната среда. Но и двете са положителни. Не ме е грижа дали имам повече натрий или калий, но ако обърна внимание, съотношенията, за които говорих, всеки път, когато използваме АТФ, изпомпваме три Na+ навън и изпомпваме навътре само два К+, нали? Пренасяме три Na+ и два К+. Всеки йон има заряд +1, но всеки път ние всъщност ние пренасяме 1 заряд навън, нали? 3 навън, 2 навътре. Имаме крайна разлика 1, добавяме 1 отвън. Така че външността става по-положителна, особено в сравнение с вътрешността. И това създава потенциална разлика. Ако вземеш волтметър – това е уред, който измерва разликата в електрическия потенциал, тогава ако измерим разликата между тази точка и тази точка, или по-точно между тази точка и тази точка, ако извадим волтажа тук от волтажа тук, ще получим –70 миливолта, което се приема за разлика във волтажа в покой, потенциалната разлика от двете страни на мембраната на един неврон, когато той се намира в покой. В това видео дадох основите на това защо и как клетката използва АТФ, използва енергия и може да поддържа потенциална разлика между двете страни на мембраната, като отвън е малко по-положително, отколкото отвътре. Така че всъщност имаме отрицателна потенциална разлика, ако сравним външната среда и вътрешността. Положителните заряди биха искали да влязат, ако имаха възможност, а отрицателните заряди биха искали да излязат, ако имат такава възможност. И остава един последен въпрос. Може да попиташ: "Ако просто продължим да внасяме заряд тук, тогава потенциалната разлика ще стане силно отрицателна. Това ще стане много по-отрицателно от външността. Защо се стабилизира при -70? За да отговорим на този въпрос – тук има много повече детайли, които ще разгледаме в следващи уроци – има канали, които са протеинови структури, които в отворено състояние позволяват на натрия да преминава през тях. Има канали, които в отворено положение позволяват на калия да премине през тях. Тук ги рисувам в затворен вид. В следващото видео ще говорим какво става, когато те са отворени. Но в затворено положение те все пак имат някаква пропускливост. И ако концентрацията на калия стане твърде висока, като твърде висока означава, че когато те започнат да да достигат тази граница от –70 миливолта, или даже когато натрият стане твърде висок, някои от тях ще започнат да пропускат. Когато концентрацията стане наистина висока и това е наистина положително заради електричния потенциал, някои от тях ще започнат да се промъкват. Така че това остава около –70 миливолта. Но ако слезем под тази стойност, може би част от калия започва да преминава в обратната посока. Така че, дори когато тези са затворени, ако стане твърде напечено, например при –80 или –90 миливолта, изведнъж ще има голяма полза някои от тези да се промъкнат през съответните им канали. Това е, което ни позволява да имаме този стабилен потенциал. В следващото видео ще видим какво се случва с този потенциал, когато невронът бъде стимулиран.