CO TO JEST POBUDLIWOŚĆ KOMÓRKOWA? - BIOLOGIA - 2026

Pobudliwość jest właściwością komórek, które pozwala im na odpowiedzi na stymulację przez gwałtowne zmiany potencjału błonowego. Są one wytwarzane przez przepływ jonów przez błonę plazmatyczną.

Termin „pobudliwość komórkowa” jest powszechnie kojarzony z komórkami tworzącymi układ nerwowy, zwanymi neuronami. Jednak ostatnio istnieją dowody wskazujące na pobudliwość astrocytów dzięki zmianom w cytozolu pod względem stężeń jonów wapnia.

Źródło: pixabay.com

Dzięki aktywnemu transportowi i przepuszczalności błon biologicznych posiadają potencjał bioelektryczny. Ta cecha określa pobudliwość elektryczną komórek.

Perspektywa historyczna

Pierwsze modele, które twierdziły, że integrują rolę jonów i generowania sygnałów elektrycznych w ciele, wskazywały, że neurony są podobne do rurki, przez którą przepływały substancje nadmuchanej lub opróżnionej tkanki mięśniowej.

W 1662 roku Kartezjusz zastosował zasady hydrauliki do opisania potencjalnego modelu funkcjonowania układu nerwowego. Później, przy udziale Galvaniego, stwierdzono, że elektryczność jest w stanie pobudzić mięśnie, powodując skurcze.

Alessandro Volta był przeciwny tym pomysłom, argumentując, że obecność elektryczności nie była spowodowana tkaninami, ale metalami, których Galvani użył w swoim eksperymencie. W przypadku Volty elektryczność musiała być podłączona do mięśni, a jego świadectwo zdołało przekonać ówczesnych naukowców.

Potrzeba było wielu lat, aby udowodnić teorię Galviniego, zgodnie z którą mięśnie były źródłem energii elektrycznej. W 1849 r. Udało się stworzyć urządzenie o czułości niezbędnej do ilościowego określania wytwarzania prądów elektrycznych w mięśniach i nerwach.

Pobudliwe komórki

Tradycyjnie komórkę pobudliwą definiuje się jako jednostkę zdolną do propagowania potencjału czynnościowego, po którym następuje mechanizm - chemiczny lub elektryczny - stymulacji. Kilka typów komórek jest pobudliwych, głównie neurony i komórki mięśniowe.

Pobudliwość jest bardziej ogólnym terminem, interpretowanym jako zdolność lub zdolność do regulowania ruchu jonów przez błonę komórkową bez potrzeby propagowania potencjału czynnościowego.

Co sprawia, że ​​komórka jest pobudliwa?

Zdolność komórki do przewodzenia sygnałów elektrycznych jest osiągana poprzez połączenie charakterystycznych właściwości błony komórkowej i obecności w środowisku komórkowym płynów o wysokim stężeniu soli i różnych jonów.

Błony komórkowe składają się z dwóch warstw lipidów, które działają jako selektywna bariera dla wejścia różnych cząsteczek do komórki. Wśród tych cząsteczek są jony.

Wewnątrz błon są osadzone cząsteczki, które działają jako regulatory przepływu cząsteczek. Jony mają pompy i kanały białkowe, które pośredniczą w wejściu i wyjściu do środowiska komórkowego.

Pompy odpowiedzialne są za selektywny ruch jonów, ustalenie i utrzymanie gradientu stężeń odpowiedniego do fizjologicznego stanu komórki.

Wynik obecności niezrównoważonych ładunków po obu stronach membrany nazywany jest gradientem jonów i skutkuje potencjałem membrany, który jest określany ilościowo w woltach.

Główne jony biorące udział w gradiencie elektrochemicznym błon neuronów to sód (Na ⁺ ), potas (K ⁺ ), wapń (Ca ²⁺ ) i chlor (Cl ^- ).

Pobudliwość w neuronach

Co to są neurony?

Neurony to komórki nerwowe odpowiedzialne za przetwarzanie i przekazywanie sygnałów chemicznych i elektrycznych.

Tworzą między sobą połączenia zwane synapsami. Strukturalnie mają ciało komórkowe, długi proces zwany aksonem i krótkie procesy, które rozpoczynają się od somy zwanych dendrytami.

Pobudliwość nerwowa

Elektryczne właściwości neuronów, w tym pompy, tworzą „serce” pobudliwości neuronów. Przekłada się to na zdolność do rozwijania przewodnictwa nerwowego i komunikacji między komórkami.

Innymi słowy, neuron jest „pobudliwy” dzięki swojej właściwości zmieniania swojego potencjału elektrycznego i przekazywania go.

Neurony to komórki o kilku szczególnych cechach. Po pierwsze, są spolaryzowane. Innymi słowy, istnieje nierównowaga między powtarzaniem się ładunków, jeśli porównamy zewnętrzną i wewnętrzną stronę ogniwa.

Zmienność tego potencjału w czasie nazywana jest potencjałem czynnościowym. Nie byle jaki bodziec jest zdolny do wywołania aktywności neuronalnej, musi mieć „minimalną wielkość” przekraczającą granicę zwaną progiem pobudzenia - zgodnie z zasadą wszystko albo nic.

Jeśli próg zostanie osiągnięty, następuje potencjalna odpowiedź. Następnie neuron doświadcza okresu, w którym nie jest pobudliwy, na przykład okresu refrakcji.

Ma to pewien czas trwania i przechodzi do hiperpolaryzacji, gdzie jest częściowo pobudliwe. W takim przypadku potrzebujesz silniejszego bodźca niż poprzedni.

Pobudliwość w astrocytach

Co to są astrocyty?

Astrocyty to liczne komórki pochodzące z linii neuroektodermalnej. Nazywane również astroglejami, ponieważ są to najliczniejsze komórki glejowe. Biorą udział w wielu funkcjach związanych z układem nerwowym.

Nazwa tego typu komórki wywodzi się od jej gwiaździstego wyglądu. Są bezpośrednio związane z neuronami i resztą ciała, ustanawiając granicę między układem nerwowym a resztą ciała poprzez połączenia szczelinowe.

Pobudliwość astrocytowa

Historycznie uważano, że astrocyty funkcjonują po prostu jako wsparcie dla neuronów, z których te ostatnie odgrywają jedyną wiodącą rolę w koordynowaniu reakcji nerwowych. Dzięki nowym dowodom ta perspektywa została przeformułowana.

Te komórki glejowe pozostają w bliskim związku z wieloma funkcjami mózgu i tym, jak mózg reaguje na aktywność. Oprócz udziału w modulacji tych wydarzeń.

Tak więc w astrocytach występuje pobudliwość, która jest oparta na zmianach jonu wapnia w cytozolu danej komórki.

W ten sposób astrocyty mogą aktywować swoje receptory glutaminergiczne i reagować na sygnały emitowane przez neurony znajdujące się w pobliskim regionie.

Bibliografia

1. Chicharro, JL i Vaquero, AF (2006). Fizjologia ćwiczeń. Panamerican Medical Ed.
2. Cuenca, EM (2006). Podstawy fizjologii. Redakcja Paraninfo.
3. Parpura, V. i Verkhratsky, A. (2012). Krótki opis pobudliwości astrocytów: od receptorów do gliotransmisji. Neurochemistry international, 61 (4), 610-621.
4. Price, DJ, Jarman, AP, Mason, JO i Kind, PC (2017). Budowanie mózgów: wprowadzenie do rozwoju neuronalnego. John Wiley & Sons.
5. Schulz, DJ, Baines, RA, Hempel, CM, Li, L., Liss, B., & Misonou, H. (2006). Pobudliwość komórkowa i regulacja funkcjonalnej tożsamości neuronów: od ekspresji genów do neuromodulacji. Journal of Neuroscience, 26 (41) 10362-10367.