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

Jeżeli jesteś za filtrem sieci web, prosimy, upewnij się, że domeny *.kastatic.org i *.kasandbox.org są odblokowane.

Główna zawartość

Potencjał czynnościowy komórek rozrusznikowych serca — film z polskimi napisami

Dowiedz się, w jaki sposób komórki rozrusznikowe wykorzystują przepływ jonów sodu, wapnia i potasu, by nadać sercu rytm! Rishi jest lekarzem chorób zakaźnych dzieci i współpracuje z Khan Academy. Stworzone przez: Rishi Desai.

Chcesz dołączyć do dyskusji?

Na razie brak głosów w dyskusji
Rozumiesz angielski? Kliknij tutaj, aby zobaczyć więcej dyskusji na angielskiej wersji strony Khan Academy.

Transkrypcja filmu video

Poznamy dziś komórki rozrusznikowe. To bardzo wyjątkowe komórki, bo to dzięki nim, serce każdego z nas pracuje stale w określonym rytmie z określoną częstotliwością. Zaczynają one pracować z chwilą powstania serca, czyli już na wczesnych etapach życia płodowego i funkcjonują nieprzerwanie aż do śmierci. Mają one bardzo szczególną cechę, a mianowicie automatyzm. Cechują się one automatyzmem. Cechują się one automatyzmem. Automatyzmem, czyli, że nie potrzebują żadnej innej komórki, która mówiłaby im, kiedy mają się zdepolaryzować. Komórki rozrusznikowe same to wiedzą, a to nie byle co. Ta cecha sprawia, że to od nich wszystko się zaczyna. Ta cecha sprawia, że to od nich wszystko się zaczyna. Mamy trzy zgrupowania komórek rozrusznikowych. Trzy grupy, o których już mówiliśmy. Pierwsza to komórki rozrusznikowe wchodzące w skład węzła zatokowo-przedsionkowego - węzła SA. To chyba najczęściej omawiana i najbardziej znana ich grupa. Ale komórki rozrusznikowe znajdziemy również w węźle AV, czyli węźle przedsionkowo-komorowym. On też zawiera komórki rozrusznikowe. Podobnie jak trzecie ze wspominanych przeze mnie miejsc, czyli pęczek Hisa i włókna Purkiniego. Brzmi to, jakbym mówił w obcym języku, bo rzucam wieloma słowami niosącymi niewiele sensu, ale ważne jest to, że są to po prostu trzy różne struktury ale ważne jest to, że są to po prostu trzy różne struktury układu bodźco-przewodzącego serca. układu bodźco-przewodzącego serca. To różne części układu bodźco-przewodzącego zlokalizowane w różnych miejscach serca. Wszystkie trzy są bardzo istotnymi strukturami tego układu i wszystkie trzy mają szczególną zdolność nadawania rytmu pracy serca. Zrobię sobie trochę miejsca. Aby zrozumieć te trzy zgrupowania komórek oraz niezwykłe zdolności, jakimi nas obdarzają, pomyślmy o ludzkim sercu, jak o myślącym stworzeniu. pomyślmy o ludzkim sercu, jak o myślącym stworzeniu. Nie "myślą" one oczywiście w taki sam sposób, jak ty, czy ja. Myślą napięciem elektrycznym. To ich język. Aby je zrozumieć, też musimy się nim posłużyć. Mamy zatem napięcie w miliwoltach. Niech tu będą wartości dodatnie, a tutaj ujemne. Tak będzie najbardziej intuicyjnie. Mamy tu też kilka jonów, które poruszają się z i do komórki i wiemy już, że jony te będą generowały konkretne napięcia. i wiemy już, że jony te będą generowały konkretne napięcia. Mówiłem już o tym w innym filmie. Niech tu będzie jon wapnia. To będzie wapń. Dlaczego rysuję go jako strzałkę wskazującą napięcie? 123 Gdyby wapń był jedynym jonem poruszającym się z i do komórki, to potencjał błony wynosiłby właśnie 123 miliwolty. Liczba ta mówi więc o tym, co by było, Liczba ta mówi więc o tym, co by było, gdyby dany jon był jedynym, dla którego przepuszczalna jest komórka. Gdyby jedynym takim jonem był sód i tylko on mógł wchodzić i wychodzić z komórki, to potencjał błonowy wynosiłby 67. A więc nieco więcej niż połowa tego, co przy wapniu. Z kolei gdyby to potas był jedynym jonem poruszającym się przez błonę komórkową, tu na dole będzie potas, to jej potencjał wynosiłby minus 92. Zatem potas dąży do wartości ujemnych. Prawdziwe, żywe komórki, narysuję tutaj jedną z nich, są przepuszczalne dla wielu różnych jonów. Nie ograniczają się tylko do jednego. Dla potrzeb dydaktycznych załóżmy, że komórka byłaby przepuszczalna w połowie dla wapnia i w połowie dla sodu. Gdyby było to dokładnie pół na pół, potencjał błonowy znajdowałby się pośrodku, gdzieś tutaj, a dokładniej, postaram się to szybko policzyć, gdzieś na 97. Na 97, może 96. Wyniósłby około 96 miliwoltów, pół plus pół. Średnia arytmetyczna z tych dwóch. Powiedzmy teraz, że komórka jest w 99% przepuszczalna dla potasu i w 1% przepuszczalna dla sodu. Potencjał błony schodzi w takim układzie bardzo blisko potasu, wynosi jakieś minus 91. Zatem znając przepuszczalność dla danych jonów, możemy oszacować potencjał błony komórkowej. możemy oszacować potencjał błony komórkowej. Przejdźmy więc do rzeczy. Niech to będzie jedna z komórek rozrusznikowych, i niech będzie ona przepuszczalna tylko dla sodu. Zanim do tego przejdziemy, powiem jeszcze o napięciu. Zanim do tego przejdziemy, powiem jeszcze o napięciu. Powiedzmy, że napięcie wynosi minus 60. Nie jest na razie istotne, jak do tego doszedłem. Nie jest na razie istotne, jak do tego doszedłem. Ale wynosi ono minus 60, a komórka jest przepuszczalna tylko dla sodu, czy też przede wszystkim dla sodu. Sód usilnie stara się dostać do komórki, bo jest go znacznie więcej na zewnątrz niż w środku. bo jest go znacznie więcej na zewnątrz niż w środku. Teraz, gdyby potencjał błony wynosił minus 60 i nie myślmy na razie o tym, dlaczego akurat tyle. i nie myślmy na razie o tym, dlaczego akurat tyle. Po prostu wynosi minus 60 i jest przepuszczalna niemalże wyłącznie dla sodu. Potencjał rośnie więc aż do tego poziomu, tak? Może to zająć trochę czasu, dlatego narysowałem "x" aż tutaj. Może to zająć trochę czasu, dlatego narysowałem "x" aż tutaj. Pamiętaj, że oś pozioma reprezentuje czas. Osiągnięcie tej wartości trochę by trwało, ale w końcu by się udało. Potencjał w końcu wyniósłby 67, czy też byłby bardzo blisko tej wartości, gdyby sód był głównym jonem przechodzącym przez błonę. Zatem potencjał błony zaczyna kierować się w górę. Zatem potencjał błony zaczyna kierować się w górę. W istocie zmierza on z początku w tym kierunku. Ale tylko do pewnego momentu. Z minus 60 rośnie do minus 40, po czym dzieje się coś interesującego. Potencjał nie osiąga tej fioletowej kropki, więc ją wymażę. Nie dociera do niej, ale osiąga za to potencjał progowy. Osiąga potencjał progowy. Zaraz zrozumiesz, o co chodzi. Napięcie osiąga potencjał progowy i do gry wchodzi nam kolejny jon. Zrobię teraz mały trick. Zaoszczędzę sobie trochę pracy i będę po prostu używać "kopiuj - wklej" i przeniosę to tutaj. A więc to nasza komórka, zgadza się? Jej potencjał błonowy dotarł do minus 40 i otwierają się nowe kanały jonowe, a mianowicie kanały wapniowe. Mamy ich tu dosyć sporo. Zatem wapń zaczyna wnikać do komórki, bo podobnie jak sód, gradient pcha go do środka. Do komórki napływają więc jony wapnia. Ze względu na ten mechanizm określamy je jako kanały bramkowane napięciem. Stąd też "potencjał progowy". Nie narysowałem tych kanałów wcześniej, ale one cały czas są w komórce. Komórki nie biorą ich nagle z powietrza, Komórki nie biorą ich nagle z powietrza, one cały czas tam są, tylko zamknięte, stoją jakby za bramką i otwierają się dopiero przy minus 40 mV. To ich wejściówka. Dzięki niej się otwierają i wpuszczają wapń do środka. Dlatego "kanały bramkowane napięciem" i dlatego "potencjał progowy". O to właśnie chodzi z progiem. Napięcie musi osiągnąć pewien próg, żeby otwarły się te kanały. Zatem wapń wnika do komórki. Zastanówmy się teraz, co się stanie z tą białą linią. Zastanówmy się teraz, co się stanie z tą białą linią. Skoro błona jest teraz przepuszczalna przede wszystkim dla wapnia, jest nadal przepuszczalna dla sodu, ale znacznie bardziej dla wapnia, to jej potencjał będzie teraz dążył do potencjału wapnia, który jest jeszcze wyższy niż ten dla sodu. Zamiast piąć się powoli do góry, będzie rósł bardziej stromo. Będzie się zwiększał szybciej i bardziej gwałtownie. Będzie się zwiększał szybciej i bardziej gwałtownie. Wzrost potencjału był płaski, a teraz będzie bardziej stromy i dociera gdzieś do plus 10. Po czym dzieje się coś ciekawego. Mówiłem o tym, że kanały wapniowe są bramkowane napięciem i w jaki sposób się otwierają. Ale nie tylko ich otwarcie jest uwarunkowane napięciem, zamknięcie również. Narysuję to jeszcze raz. A właściwie skopiuję i wkleję w tym miejscu i zobaczymy, co dzieje się teraz. i zobaczymy, co dzieje się teraz. Usunę te jony wapnia, bo doszliśmy do momentu, kiedy kanały wapniowe są już zamknięte i tak też będziemy je przedstawiać. Narysuję "x" na znak, że wapń nie dostaje się już do środka. Nadal pozostaje nam przepływ sodu, ale w tym samym momencie, gdy zamykają się kanały wapniowe, otwierają się kanały potasowe bramkowane napięciem. Otwierają nam się kanały potasowe i potas zaczyna uciekać z komórki. W komórce znajduje się mnóstwo potasu, więc próbuje się on wydostać. W komórce znajduje się mnóstwo potasu, więc próbuje się on wydostać. Bardzo chętnie opuszcza komórkę, bo taki jest kierunek gradientu jego stężenia. I tak jak mówiliśmy o kanałach wapniowych bramkowanych napięciem, są też takie kanały dla potasu. One również są bramkowane napięciem, tylko otwierają się przy wyższych wartościach napięcia. tylko otwierają się przy wyższych wartościach napięcia. I tak jak mówiłem poprzednio, te kanały cały czas są na miejscu, nie pojawiły się dopiero teraz. Tylko zamknięte. Do tego momentu były zamknięte, ale były w błonie komórkowej. W jednym i drugim przypadku były w komórce, tylko do pewnego momentu były zamknięte. Co będzie się teraz działo z białą linią, kiedy potas ucieka z komórki? Co będzie się teraz działo z białą linią, kiedy potas ucieka z komórki? Będzie się kierować w kierunku potasu, bo stał się on jonem dominującym, jeśli chodzi o przepuszczalność błony. Teraz błona jest najbardziej przepuszczalna dla potasu, zatem jej potencjał dąży do potasu, który znajduje się aż tu na dole, a więc wykres zaczyna opadać. Potencjał błonowy spada i spada i spada i zatrzymuje się dopiero tutaj, na minus 60. A dlaczego się zatrzymuje? Dlaczego nie leci jeszcze niżej, do minus 92? Bo tak samo jak zamykają się kanały wapniowe, zamykają się i kanały potasowe. One również ulegają w pewnym momencie zamknięciu. Wymażę więc teraz jony potasu, bo jego kanały zostały zamknięte i narysuję na nich "x". Nie są już otwarte, są zamknięte. Znów zostaje nam więc tylko przepływ jonów sodu. Wygląda to teraz dokładnie tak, jak na początku, prawda? Wracamy do początku, więc proces zaczyna się od nowa. Potencjał rośnie do osiągnięcia progu, otwierają się kanały wapniowe bramkowane napięciem, później zamykają. I kanały potasowe bramkowane napięciem otwierają się i zamykają i wracamy do sodu. Tak wyglądają potencjały czynnościowe. Tak powstają. I mówię tu tylko o tych konkretnych komórkach, tych które same generują potencjał czynnościowy. A ze względu na to, że te kanały stale się otwierają i zamykają, w zasadzie nie występuje tu coś takiego, jak potencjał spoczynkowy. Mają potencjał błonowy, ale on nigdy nie jest w spoczynku, cały czas coś się dzieje, prawda? Stale rośnie, albo się obniża. Moja częstość akcji serca wynosi jakieś 60 na minutę. Moje serce bije 60 razy na minutę, a ten fragment to jedno uderzenie serca. Jedno uderzenie, które trwa jedną sekundę. Bardzo łatwo to obliczyć. Wszystko to dzieje się w ciągu jednej sekundy. Sód napływa do komórki, wapń napływa do komórki, a później przestaje i potas zaczyna z niej uciekać, a później przestaje. I wszystko to się powtarza, raz za razem, w ciągu każdej sekundy mojego życia. Tak właśnie pracują nasze serca. Ten prosty cykl powtarza się i powtarza. Można wyróżnić trzy jego fazy. To, co narysowałem, można podzielić na trzy proste fazy. To, co narysowałem, można podzielić na trzy proste fazy. To jest faza 4, ta to faza 0, a ta to faza 3. Możesz sobie teraz pomyśleć, że coś tu mocno nie gra. Możesz sobie teraz pomyśleć, że coś tu mocno nie gra. Dlaczego 4, 0 i 3? Przecież to nie ma sensu. Ale spójrzmy sobie na komórkę mięśniową serca, a właściwie na jej potencjał czynnościowy i zobaczmy, skąd wzięły się te oznaczenia. Nie będę bronić sensu tej numeracji, ale przynajmniej zobaczymy skąd wynika. Tak wygląda potencjał czynnościowy kardiomiocytu. Nie przypomina on tego, który dziś omawialiśmy, ale o tym opowiem następnym razem. Spójrzmy na ten wykres i jego numerację. Spójrzmy na ten wykres i jego numerację. Tu na dole będzie faza 4. To jest faza 0, a dalej fazy 1, 2 i 3. Porównajmy to teraz z naszym wykresem. Faza 4 wygląda zupełnie jak ten fragment, faza 0 i to uniesienie bardzo przypomina to uniesienie, faza 0 i to uniesienie bardzo przypomina to uniesienie, a ten spadek wygląda jak ten. I stąd właśnie fazy 4, 0 i 3. Ten, kto to wymyślił, pomyślał chyba, że skoro komórki rozrusznikowe nie mają faz 1 i 2, to należy te dwie liczby pominąć. Dlatego nie zostały uwzględnione w numeracji. Dlatego nie zostały uwzględnione w numeracji. Jest jeszcze jedna ważna rzecz, na którą chciałbym zwrócić uwagę przy fazie 0. W komórce rozrusznikowej, faza 0 zdaje się zachodzić bardzo szybko. Wydaje się tu trwać jakieś 1/10, czy 2/10 sekundy, podczas gdy w rzeczywistości jest dłuższa. Zapiszę to. Jest ona wolniejsza niż w komórce mięśniowej. W mięśniu zachodzi ona szybciej. I chodzi mi tu wyłącznie o fazę 0. Z racji tego, że jest wolniejsza, nazywamy ją fazą powolnej depolaryzacji, podczas gdy tutaj mówimy o fazie szybkiej depolaryzacji. Można się z tym spotkać w niektórych źródłach. Powolna depolaryzacja, czyli ta zachodząca w komórkach rozrusznikowych serca. czyli ta zachodząca w komórkach rozrusznikowych serca. Na koniec chciałbym jeszcze przypomnieć, Na koniec chciałbym jeszcze przypomnieć, że wzrost wartości potencjału błony to depolaryzacja. że wzrost wartości potencjału błony to depolaryzacja. To bardzo ważne pojęcie. Gdy potencjał staje się mniej ujemny, mówimy o depolaryzacji, a gdy staje się bardziej ujemny, mówimy o repolaryzacji. A więc w tym przypadku, fazy 4 i 0 to fazy depolaryzacji, a faza 3 to faza repolaryzacji.