ČO JE TO BUNKOVÁ VZRUŠIVOSŤ? - BIOLÓGIE - 2025

Vzrušivosť je vlastnosť buniek, ktoré im umožňuje , aby reakcia na stimuláciu rýchlymi zmenami membránového potenciálu. Tieto sú produkované tokom iónov cez plazmatickú membránu.

Termín "bunečná excitabilita" sa bežne spája s bunkami, ktoré tvoria nervový systém, nazývané neuróny. Existuje však nedávny dôkaz, ktorý ukazuje excitabilitu astrocytov vďaka zmenám v cytosóle, pokiaľ ide o koncentrácie iónov vápnika.

Zdroj: pixabay.com

Vďaka aktívnemu transportu a priepustnosti biologických membrán majú biologický potenciál. Táto vlastnosť je to, čo definuje elektrickú excitabilitu buniek.

Historická perspektíva

Prvé modely, ktoré tvrdili, že integrujú úlohu iónov a generovanie elektrických signálov v tele, tvrdili, že neuróny boli podobné trubici, cez ktorú prechádzajú látky, ktoré nafúknuté alebo vypustené svalové tkanivo.

V roku 1662 Descartes použil na opis potenciálneho modelu fungovania nervového systému princípy hydrauliky. Neskôr sa s pomocou Galvani dospelo k záveru, že elektrina bola schopná vzrušiť svaly a spôsobiť kontrakcie.

Alessandro Volta bol proti týmto myšlienkam a tvrdil, že prítomnosť elektriny nebola spôsobená tkaninami, ale kovmi, ktoré Galvani použil vo svojom experimente. Pre Voltu musela byť elektrina použitá na svaly a jeho svedectvo dokázalo presvedčiť akademikov tej doby.

Trvalo mnoho rokov, kým sme dokázali Galviniho teóriu, kde svaly boli zdrojom elektriny. V roku 1849 bolo dosiahnuté vytvorenie zariadenia s citlivosťou potrebnou na kvantifikáciu generovania elektrických prúdov vo svaloch a nervoch.

Vzrušujúce bunky

Excitabilná bunka je tradične definovaná ako entita schopná šíriť akčný potenciál nasledovaná mechanizmom - chemickou alebo elektrickou - stimulácie. Excitabilných je niekoľko typov buniek, najmä neurónov a svalových buniek.

Excitabilita je skôr všeobecný pojem, interpretovaný ako schopnosť alebo schopnosť regulovať pohyb iónov cez bunkovú membránu bez potreby šírenia akčného potenciálu.

Čo robí bunku vzrušujúcou?

Schopnosť bunky dosiahnuť vedenie elektrických signálov sa dosiahne kombináciou charakteristických vlastností bunkovej membrány a prítomnosti tekutín s vysokou koncentráciou soli a rôznych iónov v bunkovom prostredí.

Bunkové membrány sú tvorené dvoma vrstvami lipidov, ktoré pôsobia ako selektívna bariéra proti vstupu rôznych molekúl do bunky. Medzi týmito molekulami sú ióny.

Vo vnútri membrán sú zabudované molekuly, ktoré fungujú ako regulátory priechodu molekúl. Ióny majú pumpy a proteínové kanály, ktoré sprostredkujú vstup a výstup do bunkového prostredia.

Pumpy sú zodpovedné za selektívny pohyb iónov, vytvorenie a udržiavanie koncentračného gradientu vhodného pre fyziologický stav bunky.

Výsledok prítomnosti nevyvážených nábojov na oboch stranách membrány sa nazýva iónový gradient a vedie k membránovému potenciálu - ktorý sa kvantifikuje vo voltoch.

Hlavnými iónmi podieľajúcimi sa na elektrochemickom gradiente membrán neurónov sú sodík (Na ⁺ ), draslík (K ⁺ ), vápnik (Ca2 ⁺ ) a chlór (Cl ^- ).

Excitabilita v neurónoch

Čo sú neuróny?

Neuróny sú nervové bunky, ktoré sú zodpovedné za spracovanie a prenos chemických a elektrických signálov.

Vytvárajú spojenia medzi nimi, nazývané synapsie. Štruktúrne majú bunkové telo, dlhý proces nazývaný axón a krátke procesy, ktoré začínajú od somy nazývanej dendrit.

Neurálna dráždivosť

Elektrické vlastnosti neurónov, vrátane púmp, tvoria „srdce“ neuronálnej excitability. To sa premieta do schopnosti rozvíjať nervové vedenie a komunikáciu medzi bunkami.

Inými slovami, neurón je „vzrušujúci“ vďaka svojej vlastnosti, ktorá mení elektrický potenciál a prenáša ho.

Neuróny sú bunky s niekoľkými konkrétnymi charakteristikami. Prvým je, že sú polarizované. Inými slovami, existuje nerovnováha medzi opakovaním nábojov, ak porovnáme vonkajší a vnútorný priestor bunky.

Variácia tohto potenciálu v čase sa nazýva akčný potenciál. Nielenže akýkoľvek stimul je schopný vyvolať nervovú aktivitu, je nevyhnutné, aby mal „minimálnu sumu“, ktorá prekračuje limit nazývaný budiaci prah - podľa pravidla všetko alebo nič.

Ak sa dosiahne prahová hodnota, nastane potenciálna reakcia. Ďalej neurón prežije obdobie, kedy nie je vzrušujúce, napríklad refraktérne obdobie.

Toto má určité trvanie a prechádza do hyperpolarizácie, kde je čiastočne vzrušujúce. V tomto prípade potrebujete silnejší stimul ako ten predchádzajúci.

Excitabilita v astrocytoch

Čo sú astrocyty?

Astrocyty sú početné bunky pochádzajúce z neuroektodermálnej línie. Nazýva sa tiež astroglia, pretože ide o najpočetnejšie gliové bunky. Zúčastňujú sa na veľkom množstve funkcií súvisiacich s nervovým systémom.

Názov tohto typu bunky je odvodený od jej hviezdneho vzhľadu. Sú priamo spojené s neurónmi a zvyškom tela a vytvárajú hranicu medzi nervovým systémom a zvyškom tela prostredníctvom spojov medzery.

Astrocytická vzrušivosť

Historicky sa predpokladá, že astrocyty fungujú jednoducho ako podporné štádium neurónov, pričom tie druhé majú jedinú vedúcu úlohu pri organizovaní nervových reakcií. Vďaka novým dôkazom sa táto perspektíva preformulovala.

Tieto gliové bunky sú v intímnom vzťahu s mnohými mozgovými funkciami a ako mozog reaguje na aktivitu. Okrem účasti na modulácii týchto udalostí.

V astrocytoch je teda excitabilita, ktorá je založená na variáciách vápnikového iónu v cytosóle príslušnej bunky.

Týmto spôsobom môžu astrocyty aktivovať svoje glutamatergické receptory a reagovať na signály emitované neurónmi, ktoré sa nachádzajú v blízkej oblasti.

Referencie

1. Chicharro, JL, a Vaquero, AF (2006). Cvičenie z fyziológie. Panamerican Medical Ed.
2. Cuenca, EM (2006). Základy fyziológie. Redakčný Paraninfo.
3. Parpura, V. a Verkhratsky, A. (2012). Krátka dráždivosť astrocytov: od receptorov po gliotransmisiu. Neurochemistry international, 61 (4), 610-621.
4. Cena, DJ, Jarman, AP, Mason, JO a Kind, PC (2017). Budovanie mozgu: úvod do nervového vývoja. John Wiley a synovia.
5. Schulz, DJ, Baines, RA, Hempel, CM, Li, L., Liss, B. a Misonou, H. (2006). Bunková excitabilita a regulácia funkčnej neuronálnej identity: od génovej expresie po neuromoduláciu. Journal of Neuroscience, 26 (41) 10362-10367.