Nervová soustava: Úvod
Nervová soustava: Úvod (4/10) · 13:53

Sodno-draselná pumpa

Navazuje na Imunitní systém.
V posledním videu jsem vám ukazoval jak vypadá neuron a mluvili jsme o jeho částech, a také jsem vám řekl základní informace o tom co neuron dělá. Je stimulován na dendritech -- a co stimulace ve skutečnosti znamená budeme vysvětlovat v dalších videích - a tento impuls, tato informace, tento signál se sčítá. Pokud je zde násobná stimulace bodů na rozdílných dendritech, dochází k sečtení a pokud je dosažen prahový level, vytvoří se akční potenciál, nebo signál který putuje axonem a možná bude stimulovat další neuron nebo sval, protože tyto koncové body axonu mohou být napojeny na dendrity dalších neuronů nebo buněk svalů nebo kdo ví na co jiného. Ale v tomto videu chci vysvětlit základy toho, co je ve skutečnosti tento signál a jak vlastně neuron přenáší tyto informace přes axon -- nebo jak vlastně jde od dendritu do axonu? Předtím než budu mluvit o tomto, musíme pochopit základní pravidlo -- základní porozumnění skutečného elektrického potenciálu v membráně neuronu. Ve skutečnosti mají všechny buňky rozdílné napětí, ale u neuronu je tento rozdíl pro schopnost přenosu signálu klíčový. Pojďme si přiblížit buňku neuronu Mohu přiblížit každou část buňky, pokud není pokrytá myelinovou pochvou. Zvětším tuto membránu Řekněme, že toto je membrána neuronu, jako je tento. Toto je membrána. Toto je vně neuronu nebo buňky. A toto je uvnitř neuronu, nebo buňky. Okolo se nachází sodné a draselné ionty. Nakreslím sodíky takto. Sodíky budou kolečka. Tak toto jsou sodíky a jejich kladně nabité ionty mají plus jeden náboj a teď draslík, nakreslím je jako trojúhelníčky. Řekněme, že toto je draslík -- symbol pro draslík je K. Je také pozitivně nabitý. Jsou tady rozmístěné okolo. Řekněme, že začneme, když budou venku i vevnitř buňky. Všechny jsou kladně nabité. Nějaké sodíky jsou uvnitř a nějaké venku. Teď se to změní tak, že buňky budou mít více kladného náboje vně membrány než uvnitř membrány. Takže ve skutečnosti je zde rozdíl mezi napětím, kdyby zde nebyla membrána, záporné náboje by chtěli uniknout, nebo kladné náboje nebo kladné ionty by se chtěli dostat dovnitř. Vnější část končí jako více pozitivní a teď budeme mluvit o tom proč. A toto je tedy elektrický potenciálový gradient, ano? Pokud by toto bylo méně pozitivní než toto -- pokud bych měl pozitivní náboj tady, chtěly by se přemístit do méně nabité strany. Chtěli by se dostat přyč od dalších pozitivních nábojů. Jsou odpuzovány ostatními kladnými náboji. Stejně tak, pokud bych já měl záporný náboj, šel bych raději na druhou stranu -- nebo kladný, předpokládám, že bych byl šťastnější tady, než tady. Ale otázka je, jak se toto děje? Protože podle jejich vlastního zařízení, náboje by se rozmístily tak, že bychom neměli tento potenciálový gradient. Nějak musíme dodat energii do tohoto systému, abychom vytvořili stav, kde je více kladná vnější strana než strana vnitřní. A k tomu slouží sodno-draselná pumpa. Pokusím se to nakreslit. Takto ve skutečnosti bílkovina nevypadá, ale ukážu vám jak ve skutečnosti funguje. Nakreslím tuto část proteinu. Vypadá to asi takto a vy pochopíte, proč jsem to nakreslil takto. Takže tato strana proteinu, nebo enzymu -- a poté druhá strana, nakreslím jí takto. Vypadá to asi takto, opravdu skutečný protein takto nevypadá. Už jsme vám ukazoval jak bílkoviny ve skutečnosti vypadají. Vypadají jako velký chomáč částic, velký komplex. Rozdílné části bílkoviny se mohou napojit na rozdílné částice, a když se tyto částice napojí na proteiny, změní jeho tvar. Nakreslím zde velice jednoduché sféma a to, co vám chci ukázat, je sodno-draselná pumpa v neaktivním stavu. A co se děje v této situaci je to, že máme tato krásná místa, kam se mohou sodíky navázat. Takže v této situaci, se sodíky mohou navázat na tyto místa na našem enzymu nebo bílkovině. Ve chvíli, kdy by byly sodíky navázané a do systému nepřicházela by další energii, nic by se nedělo. Zůstalo by to takto. Aktuální protein by vypadal jako něco bláznivého. Aktuální protein by mohl být jako tento velký shluk bílkovin a sodíky by se navazovali tady, tady a tady. Možná je to tak nějak uvnitř bílkoviny, ale stále by se nic nedělo, když by se sodíky pouze navázali na tuto stranu proteinu. Aby se něco dělo, aby mohlo být něco vypumpováno ven, používá energii z ATP. Už jsme měli všechny videa o dýchání a říkal jsem vám, že ATP je zásobárna energie v buňce -- takže toto je něco, co může ATP udělat. ATP -- to je adenosintrifosfát - by měla jít do nějaké jiné části enzymu, ale v našem schématu půjde to této části enzymu. A tento enzym, je typ ATPázy. Když řeknu ATPáza, je to něco, co odštěpuje fofor z ATP to se děje kvůli jeho tvaru. Je schopný "ho odštěpit". Ve chvíli kdy se odštěpí fosfor, změní se tvar. Takže krok první, máme sodíkové ionty -- a spočítejme je. Máme tři sodíkové ionty -- toto jsou aktuální poměry - z vnitřní části buňky neuronu. Ty se navázaly na pumpu, což je ve skutečnosti bílkovina, která kříží naší membránu. Teď druhý krok, máme také ATP. ATP se rozštěpilo na ATP a fosfor na aktuálním proteinu, který změnil svůj tvar. Toto také dodá energii na změnu tvaru pumpy. Takto vypadá pumpa předtím. Teď, naše pumpa bude vypadat asi takto. Dovolte mi abych zde udělal místo. Nakreslím změněnou pumpu zde. A toto je tedy předtím. Poté co se ATP rozstěpila, vypadalo by asi takto. Namísto toho, aby zůstal ve stejném směru, otevře se na druhou stranu. Takže teď by to vypadalo asi takto. A samozřejmě nese fosforové skupiny. Ty mají pozitivní náboj. Je to otevřené asi takto. Tato strana teď vypadá takhle. Nyní jsou fosfory vypuštěny ven. Takže byly vypumpovány ven. Pamatujte, je požadovaná energie, protože je to proti přirozenému gradientu. Berete kladné náboje a strkáte je do prostředí, které je dokonce ještě kladnější a také je berete do prostředí, kde už je mnoho sodíků, a vy sem pouštíte ještě více sodíků. Takže to jde proti přirozenému gradientu a proti sodíkovému gradientu. Ale ted -- hádám, že můžeme popojít ke třetímu kroku -- sodíky jsou vypuštěny ven z buňky. A když se takto změní tvar, sodík se už tak jednoduše neváže. Nyní nastává malá změna, sodík se nemůže navázat na tuto strukturu, která směnila tvar, kvůli ATP. Takže třetí krok, tři sodíkové ionty jsou vypuštěny ven. Teď, když je to v této konfiguraci, máme všechny kladné ionty venku. Tyto kladné ionty se od sebe chtějí dostat daleko. Ve skutečnosti jsou přitahovány k buňce protože, buňka je méně pozitivní než ony. A tyto kladně nabité ionty -- a především draslík-- se může navázat na tuto stranu proteinu, když jsou v této -- myslím že to můžeme nazývat aktivované konfiguraci. Nyní můžeme přejít k čtvrtému kroku. Máme navázané dva draslíkové ionty -- hádám, že to můžeme nazývat aktivovaná pumpa -- nebo změněná pumpa. Nebo možná můžeme říct, že je v otevřené formě. Oni sem přijdou a když se naváží, tak přemění tvar tohoto proteinu zpět do tohoto tvaru, zpět do tohoto otevřeného tvaru. A teď, když jsme zpět u otevřeného tvaru, tyto částice už zde nejsou, ale jsou zde tyto dvě částice. A v tomto tvaru právě tady, všechny ??---? možná to nejsou ??---? Ve skutečnosti to sou částice v tomto velkém shluku bílkovin. Nejsou tak dobré v tom, aby zůstali navázány, takže tyto draslíky jsou vypuštěny do buňky. A teď pátý krok, pumpa -- toto mění tvar pumpy. Pumpa mění tvar na ten původní. A poté jsme jako na začátku, tyto dva draselné ionty jsou vypuštěné do prostředí buňky. V dalších videích uvidíme proč je prospěšné mít tyto ??draselné?? ionty uvnitř buňky. Možná byste řekli, proč prostě nepumpujeme částice ven abychom měli potenciálový rozdíl? Ale uvidíme, že tyto ??sodíkové?? ionty jsou ve skutečnost velice užitečné. Jaký je tedy celkový efekt? Skončili jsme s mnohem více sodíkovými ionty venku a skončili jsme s více draselnými ionty uvnitř ale jak jsem řekl vevnitř je méně kladně nabitý než venku. Ale obě strany jsou kladné. Je jedno jestli máme více sodíků, nebo draslíků, ale jestliže jste dávali pozor na poměry, o kterých jsem mluvil, kdykoliv jsme použili ATP, vypumpovali jsme tři sodíky a dovnitř jsme vypustili pouze dva draslíky že? Ven jsme vypumpovali tři sodíky a dovnitř dva draslíky. Každý z nich měl plus jeden náboj, ale kdykoliv jsme toto udělali přičetli jsme jeden navíc ven. 3 venku, 2 vevnitř. Máme navíc 1 náboj -- máme plus 1 venku. Takže proto jsme udělali venkovní prostředí více kladné, zvláště ve spojení s vnitřkem. A toto je to co vytváří potenciálový rozdíl. Kdybyste vzali voltmetr -- voltmetr měří elektrický potenciálový rozdíl -- a změřili byste rozdíl napětí mezi tímto a tímto místem -- nebo přesněji, mezi tímto a tímto bodem, jestli jste odečetli napětí tady od tohoto dostanete číslo -70 milivoltů, což je obecně považováno jako zbytkový rozdíl v napětí, potenciálový rozdíl napříč membránou neuronu když je v klidovém stavu. V tomto videu jsme naznačili základ jak a proč buňka používající ATP, používající energii, je schopná udržovat potenciálový rozdíl v její membráně, když je venku trošku více pozitivní než uvnitř. Máme tedy vlastně záporný potenciálový rozdíl, pokud porovnáváme vnitřek s vnějškem. Kladný náboj by se chtěl dostat dovnitř jestliže by mu to bylo dovoleno a záporné náboje by se chtěli dostat ven pokud by jim to bylo dovoleno. Teď se naskytla poslední otázka. Možná byste řekli, pokud stále budeme pokračovat v tom, že vždy přidáme jeden náboj ven náš rozdíl napětí, by musel nabýt opravdu záporných hodnot. Muselo by to být daleko více záporné, než vnější prostředí. Proč se to stabilizuje na -70? Abychom zodpověděli tuto otázku -- tyto, co přicházejí dovnitř hrají důležitou roli v mnoha detailech v dalších videích -- také máte kanály, které jsou skutečné bílkovinné struktury, které v jejich otevřené pozici dovolí sodíkům aby přes ně prošli. A také jsou zde kanály, které ve své otevřené pozici dovolí draslíku, aby prošel. Nakreslím to do těsné pozice. A my budeme mluvit v dalším videu o tom, co se děje když se otevřou. Ale v jejich zavřené pozici, jsou stále trochu propustné. A pokud se koncentrace draslíku příliš zvýší tady dole -- a příliš zvýšená znamená, když dosáhnou prahu -70 milivotlů -- nebo lépe když se koncentrace sodíků příliš zvýší tady venku, několik z nich se propustí. Když se koncentrace příliš zvýší a toto je opravdu kladné pouze díky elektrickému potenciálu, nekteré z nich budou protlačeny. A toto udrží hladinu na - 70 milivoltech. A pokud půjdeme dolů, možná se propustí nějaké draslíky na druhou stranu. Takže, i když jsou zavřené -- začne to být tak absurdní -- pokud se dostaneme na -80 milivoltů, nebo -90 milivoltů, najednou zde bude velké dráždění na nějakou z těchto částic, aby se propustila příslušným kanálem. A toto je mechanismus, který nás udrčuje ve stabilním potenciálovém napětí. V dalším videu, budeme mluvit o tom, co se děje s potenciálovým napětím, když je neuron stimulován.
video