Δυναμικά της μεμβράνης και διεγερσιμότητα

Παρουσίαση με θέμα: "Δυναμικά της μεμβράνης και διεγερσιμότητα"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Δυναμικά της μεμβράνης και διεγερσιμότητα
Φυσιολογία Ζώων και Ανθρώπου, Διάλεξη 2-3/ και Σπύρος Ευθυμιόπουλος Δυναμικά της μεμβράνης και διεγερσιμότητα

2 Υπάρχει διαφορά δυναμικού μεταξύ των 2 πλευρών της πλασματικής μεμβράνης
Υπάρχει διαφορά δυναμικού μεταξύ των 2 πλευρών της πλασματικής μεμβράνης που κυμαίνεται μεταξύ -5 και -100 mV. Συμβατικά θεωρούμε ότι το εξωκυττάριο υγρό έχει δυναμικό 0 και η πολικότητα, θετική ή αρνητική, εκφράζει κατά πόσο ενδοκυτταρικά έχουμε περίσσεια αρνητικού ή θετικού φορτίου. Στην ηρεμία, αυτό το δυναμικό είναι το δυναμικό ηρεμίας

3 Η πλασματική μεμβράνη έχει ηλεκτρικές ιδιότητες
Οι ηλεκτρικές ιδιότητες της μεμβράνης μπορούν να μελετηθούν διοχετεύοντας ένα παλμό ρεύματος με ένα ηλεκτρόδιο ώστε να διαταραχθεί το δυναμικό ηρεμίας. Η κατεύθυνση του ρεύματος (ροή θετικού φορτίου) μπορεί να είναι προς το εσωτερικό (μετατόπιση προς πιο θετικές τιμές, εκπόλωση) ή προς το εξωτερικό (μετατόπιση προς πιο αρνητικές τιμές, υπερπόλωση). Όταν ξεπεραστεί ένα επίπεδο εκπόλωσης (κατώφλιο δυναμικό) τα νευρικά και τα μυϊκά κύτταρα παράγουν δυναμικά ενέργειας ή δράσης ή νευρικές ώσεις. Το δυναμικό ενέργειας οφείλεται στην ενεργοποίηση μεμβρανικών καναλιών για το νάτριο και το κάλιο

4 Βασικές ηλεκτρικές ιδιότητες της μεμβράνης
Χωρητικότητα και Αντίσταση/αγωγιμότητα

5 Η Χωρητικότητα της μεβράνης (Cm)

6 Η αντίσταση της μεβράνης (Rm)

7 Αγωγιμότητα της μεμβράνης (Gm)
Η αγωγιμότητα της μεμβράνης (Gm) αποτελεί ένδειξη της διαπερατότητάς της σε ιόντα. Όσο μεγαλύτερη η αγωγιμότητα τόσο περισσότερα ιόντα μπορούν να διασχίσουν την μεμβράνη στην μονάδα του χρόνου για μια δεδομένη τιμή διαφοράς δυναμικού της. Δηλαδή, όσο μεγαλύτερη είναι η αγωγιμότητα τόσο μικρότερη είναι η αντίσταση και το αντίστροφο Gm=1/Rm ή Rm=1/Gm

8 Η αγωγιμότητα της μεμβράνης για ένα ιόν
Η αγωγιμότητα για ένα συγκεκριμένο ιόν ορίζεται επίσης με βάση τον νόμο του Ohm ως το ρεύμα (φορτίο) που μεταφέρει το ιόν προς την τελική κινητήρια δύναμη που ενεργεί σε αυτό. Δηλαδή, Gιόντος=Ιιόντος/(Vm-Eιόντος) Ειόντος: Δυναμικό ισορροπίας ιόντος

9 Η σχέση μεταξύ του μεμβρανικού δυναμικού και της έντασης του ρεύματος και της αντίστασης (Rm) ή Αγωγιμότητα της μεμβράνης (Gm). Η σχέση αυτή περιγράφεται από τον νόμο του Ohm: Η ΤΑΣΗ στα άκρα ενός αγωγού (δηλ. της μεμβράνης) είναι ανάλογη ΤΗΣ ΕΝΤΑΣΗΣ του ρεύματος που περνά μέσα από τον αγωγό και ΤΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ του αγωγού. Δηλαδή ΔEm =ΔΙxRm και επειδή Rm=1/Gm έχουμε: ΔEm =ΔΙ/Gm ή Gm=ΔΙ/ΔΕm

10 Απλό ηλεκτρικό κύκλωμα ισοδύναμο μεμβράνης με χωρητικότητα Cm και αντίσταση Rm
Αν ένα ρεύμα σταθερής έντασης ΔΙ διασχίζει την μεμβράνη, από το ηλεκτρόδιο αναφοράς προς το ηλεκτρόδιο που είναι βυθισμένο μέσα στο κύτταρο, τότε αυτό κατανέμεται μεταξύ του αγώγιμου τμήματος και του πυκνωτή που βρίσκονται σε παράλληλη σύνδεση

11 Χωρητικότητα και χρονική σταθερά
Όταν ένα ρεύμα σταθερής έντασης εφαρμοστεί στην μεμβράνη η αλλαγή του δυναμικού της μεμβράνης δεν είναι άμεση. Παίρνει την μέγιστη τιμή της ασυμπτωτικά μετά από κάποιο χρονικό διάστημα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η μεμβράνη δεν είναι μόνο αντίσταση αλλά λειτουργεί και ως πυκνωτής

12 Χωρητικότητα και χρονική σταθερά (rm)
Ο χρόνος που απαιτείται για να πάρει το δυναμικό το 84% της ασυμπτωτικής του τιμής (της μέγιστης τιμής) είναι ανάλογος προς το γινόμενο της μεμβρανικής χωρητικότητας και της μεμβρανικής αντίστασης rm=Rm x Cm. Το γινόμενο αυτό ορίζεται ως χρονική σταθερά ή σταθερά χρόνου.

13 Χρονική σταθερά ή Σταθερά χρόνου
Εκφράζει την καθυστέρηση στην αλλαγή του δυναμικού της μεμβράνης μετά την επίδραση ενός διεγερτικού ρεύματος σταθερής έντασης. Πιο συγκεκριμένα, πόσο γρήγορα (το χρόνο που απαιτείται) μετά την επίδραση ηλεκτρικού ερεθίσματος το δυναμικό της μεμβράνης να πάρει τιμή ίση με το 84% της μέγιστης

14 Δυναμικά ισορροπίας-που οφείλεται η διαφορά δυναμικού;
Τα δυναμικά των μεμβρανών προκύπτουν από την επιλεκτική διαπερατότητά της μεβράνης σε ιόντα, την ύπαρξη αντλιών ιόντων και την ασσύμετρη κατανομή ιόντων μεταξύ των δύο πλευρών της μεμβράνης. Παράδειγμα: ανάπτυξη διαφοράς δυναμικού μεταξύ των 2 πλευρών μιας μεμβράνης που διαχωρίζει διαλύματα χλωριούχου καλίου και είναι διαπερατή μόνο στο κάλιο.

15 Δυναμικά ισορροπίας-που οφείλεται η διαφορά δυναμικού
Α. Οι συγκεντρώσεις KCl είναι ίσες και δεν υπάρχει μετακίνηση ιόντων μέσω της μεμβράνης ούτε διαφορά δυναμικού. Β &Γ. Όταν η συγκέντρωση του KCl στο διαμέρισμα Ι δεκαπλασιαστεί το κάλιο (θετικό φορτίο) μετακινείται προς το διαμέρισμα ΙΙ για να εξισοροπηθούν οι συγκεντρώσεις του. Αλλά αφήνει πίσω του το χλώριο (αρνητικό φορτίο) και έτσι αναπτύσεται διαφορά δυναμικού μεταξύ των 2 πλευρών της μεμβράνης που τείνει να κατακρατήσει το κάλιο στο διαμέρισμα Ι.

16 Δυναμικά ισορροπίας-που οφείλεται η διαφορά δυναμικού
Όταν η δύναμη από την χημική βαθμίδωση και η δύναμη από την ηλεκτρική βαθμίδωση εξισωθούν δεν θα έχουμε κίνηση ιόντων καλίου μεταξύ των 2 διαμερισμάτων. Τα ιόντα καλίου θα βρίσκονται σε ηλεκτροχημική ισορροπία. Η τιμή του δυναμικού της μεμβράνης στην οποία ένα ιόν βρίσκεται σε ηλεκτροχημική ισορροπία ονομάζεται δυναμικό ισορροπίας για το συγκεκριμένο ιόν.

17 Δυναμικά ισορροπίας-που οφείλεται η διαφορά δυναμικού
Αν για οποιοδήποτε λόγο το μεμβρανικό δυναμικό (Vm) δεν είναι σε ισορροπία με το δυναμικό ισορροπίας ενός ιόντος Χ (Εx) τότε θα υπάρξει μια ηλεκτρεγερτική δύναμη που θα επενεργεί πάνω στο ιόν αυτό που θα είναι ίση με την διαφορά μεταξύ Vm και Εx. Ηλεκτρεγερτική Δύναμη=Vm-Ex

18 Μηχανικό ανάλογο της κατάστασης της ηλεκτροχημικής ισορροπίας
Η βαρύτητα που έλκει την μάζα αντιστοιχεί στην χημική κλίση Η τάση που αναπτύσεται στο ελατήριο αντιστοιχεί στο αναπτυσσόμενο διαμεμβρανικό δυναμικό. Όσο μεγαλύτερο είναι το βάρος (χημική κλίση) τόσο μεγαλύτερη τάση αναπτύσεται στο ελατήριο (διαφορά δυναμικού)

19 Η σχέση χημικής βαθμίδωσης και του δυναμικού ισορροπίας: Η εξίσωση του Nernst
Η σχέση μεταξύ των συγκεντρώσεων ενός ιόντος στις 2 πλευρές μια μεμβράνης και του δυναμικού ισορροπίας για αυτό το ιόν αναπτύχθηκε από τον Nernst στα τέλη του 19ου αιώνα και περιγράφεται για την απλή περίπτωση του προηγούμενου πειράματος από την εξίσωση του Nernst. Eκ=(RT/Fz)xln (X)ii/(X)i, R:σταθερά αερίων, Τ: Θερμοκρασία, F: σταθερά Faraday, z: Σθένος ιόντος. Για ένα μονοσθενές ιόν, θερμοκρασία 18 βαθμούς και μετά από μετατροπή του φυσικού λογαρίθμου ln σε log η εξίσωση απλοποιείται ως εξής: Εκ=(58mV) x log (X)ii/(X)i

20 Μεταβολή του δυναμικού ισσοροπίας του καλίου σε σχέση με τις συγκεντρώσεις του στις 2 πλευρές της μεμβράνης (Χ)ii (εξωτερικό διαμέρισμα) (X)I (Εσωτερικό διαμέρισμα) (X)ii/(X)i 0,01 1 0,1 10 0,001 Όσο αυξάνει η συγκέντρωση των ιόντων καλίου στο εσωτερικό του κυττάρου το δυναμικό της μεμβράνης μειώνεται και το αντίστροφο.

21 Η νευρωνική μεμβράνη διαχωρίζει κυρίως ιόντα Να+, Κ+ και Cl-
Ενδοκυτταρικά Εξωκυτταρικά Να+= 5-15 mM Κ+ = 140 mM Cl-= 4-30 mM Να+= 145 mM Κ+ =2-5 mM Cl-= 110 mM Τα ιόντα υφίστανται συνεχώς δυνάμεις που τα ωθούν να κινηθούν διαμέσου της μεμβράνης. Αυτές οι δυνάμεις προκύπτουν από την ηλεκτρική βαθμίδωση που υπάρχει και την χημική τους βαθμίδωση που καθορίζει το δυναμικό ισορροπίας τους .

22 Δυναμικά Ισορροπίας για τα ιόντα Να+ και Κ+
Δυναμικά Ισορροπίας για τα ιόντα Να+ και Κ+ Ενδοκυτταρικά Εξωκυτταρικά Να+= 5-15 mM Κ+ = 140 mM Να+= 145 mM Κ+ = 5 mM E(Na)=58mV x log (145/15)=+57 mV E(K)=58mV x log(2,25/145)=-75 mM

23 Η διαπερατότητα της μεμβράνης για το K+
Ενδοκυττάριος χώρος Εξωκυττάριος χώρος Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Ηλεκτρική Βαθμίδωση=-65mV Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Χημική Βαθμίδωση=-75mV Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Ηλεκτρεγερτική δύναμη=Ηλεκτρική-χημική Βαθμίδωση=-65mV-(-75mV)=+10mV Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Κ+ Κ+

24 Η διαπερατότητα της μεμβράνης για το Na+
Ενδοκυττάριος χώρος Εξωκυττάριος χώρος Na+ Na+ Na+ Na+ Ηλεκτρική Βαθμίδωση=-65mV Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Χημική Βαθμίδωση=+57mV Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Ηλεκτρεγερτική δύναμη=Ηλεκτρική-χημική Βαθμίδωση=-65mV-(+57mV)=-122mV Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+

25 Δυναμικό ηρεμίας του νευρώνα
Ο D.E. Goldman (1943) ανέπτυξε μια εξίσωση που υπολογίζει το δυναμικό ηρεμίας της μεμβράνης του νευρικού κυττάρου λαμβάνοντας υπόψη τις συγκεντρώσεις των κύριων διαπερατών ιόντων και την αγωγιμότητά τους. Vm=(RT/F)xln(Pκ.(Κ)εξ+Pna(Na)εξ+Pcl(Cl)εξ)/(Pκ.(Κ)εσ+Pna(Na)εσ+Pcl(Cl)εσ) Η εξίσωση αυτή δηλώνει ότι όταν αυξάνεται η εξωκυτταρική συγκέντρωση ενός ιόντος αυξάνεται το δυναμικό της μεμβράνης, μετατοπίζεται προς πιο θετικές τιμές.

26 Το δυναμικό ηρεμίας σε σχέση με την εξωκυττάρια συγκέντρωση του Καλίου (μυς βατράχου)

27 Η διαπερατότητα της ήρεμης μεμβράνης του νευρώνα στα διάφορα ιόντα
Οι μεμβράνες σε ηρεμία παρουσιάζουν διαπερατότητα (απώλεια) διαφορετικού βαθμού στα διάφορα ιόντα αφού στην ηρεμία υπάρχουν ανοικτά κανάλια για αυτά τα ιόντα. PK =1 PCl = 0,45 PNa =0,04 Ως εκ τούτου το κάλιο συνεισφέρει περισσότερο και το νάτριο λιγότερο στην διαμόρφωση του δυναμικού ηρεμίας.

28 Ο ρόλος της ενεργού μεταφοράς ιόντων Νατρίου και Καλίου στην διατήρηση του δυναμικού ηρεμίας της μεμβράνης Ας πάρουμε για παράδειγμα το νάτριο. Το δυναμικό ισορροπίας για το νάτριο είναι: E(Na)=(0,058V)xlog140/15=+57 mV Αυτό σημαίνει ότι το νάτριο δέχεται δύναμη να εισέρθει στο κύτταρο. Κατά συνέπεια επειδή υπάρχει μια μικρή διαπερατότητα για το νάτριο υπάρχει τάση σταδιακά να γεμίσει το κύτταρο με νάτριο και να εκτοπιστεί το κάλιο. Αν αυτό ήταν το μόνο που ίσχυε, δεν θα μπορούσε να διατηρηθεί η ιοντική σύσταση στις 2 πλευρές της μεμβράνης ούτε και το δυναμικό ηρεμίας

29 Το δυναμικό ηρεμίας διατηρείται χάρη στην λειτουργία της αντλίας ιόντων νατρίου και καλίου
Η αντλία ιόντων νατρίου και καλίου μεταφέρει με κατανάλωση ενέργειας 3 ιόντα νατρίου έξω από το κύτταρο και ταυτόχρονα 2 ιόντα καλίου μέσα στο κύτταρο

30 Διαβαθμισμένα ή κλιμακωτά δυναμικά και δυναμικά ενέργειας
Παροδικές αλλαγές στο δυναμικό της μεμβράνης μπορεί να προκαλέσουν : Διαβαθμισμένα ή κλιμακωτά δυναμικά: Είναι μικρές αλλαγές στο δυναμικό της μεμβράνης που εκφυλίζονται σε απόσταση 1-2mm από το σημείο που δημιουργήθηκαν. Έχουν διαβάθμιση στο μέγεθος. Δυναμικά ενέργειας (δυναμικά δράσης ή νευρικές ώσεις): Είναι γρήγορες αλλαγές στο δυναμικό της μεμβράνης που μεταδίδονται διατηρώντας το μέγεθός τους σταθερό περίπου 100mV. Δεν έχουν διαβάθμιση στο μέγεθος

31 Δημιουργία διαβαθμισμένων ή κλιμακωτών δυναμικών
Τοπικό ρεύμα Το ερέθισμα ανοίγει κανάλια ιόντων νατρίου τα οποία εισέρχονται στο κύτταρο με βάση την ηλεκτροχημική τους βαθμίδωση. Τοπικά το δυναμικό της μεμβράνης μετατοπίζεται προς πιο θετικές τιμές. Σε αυτή την περίπτωση λέμε ότι το ερέθισμα προκαλεί εκπόλωση της μεμβράνης και προάγεται η διέγερση του νευρώνα.

32 Δημιουργία διαβαθμισμένων ή κλιμακωτών δυναμικών
Τοπικό ρεύμα Στην συνέχεια από το σημείο διέγερσης (εισόδου) τα ιόντα νατρίου διαχέονται προς όλες τις κατευθύνσεις. Δημιουργούν ένα τοπικό ρεύμα που χάνει την έντασή του όσο μεγαλώνει η απόσταση από το σημείο διέγερσης. Αυτό είναι ένα διαβαθμιζόμενο ρεύμα

33 Δημιουργία διαβαθμισμένων ή κλιμακωτών δυναμικών
Τοπικό ρεύμα Η διάχυση των ιόντων νατρίου μακριά από το σημείο διέγερσης (αρχικής εισόδου) έχει σαν αποτέλεσμα αλλαγή του δυναμικού της μεμβράνης σε κάποια απόσταση από το σημείο αυτό. Η αλλαγή είναι μεγάλη στο σημείο διέγερσης και μικραίνει όσο απομακρυνόμαστε από το σημείο διέγερσης. Είναι ένα διαβαθμιζόμενο ή κλιμακωτό δυναμικό

34 Γιατί φθίνουν τα διαβαθμισμένα ή κλιμακωτά δυναμικά
Τα διαβαθμισμένα ή κλιμακωτά φθίνουν επειδή η μεμβράνη είναι διαπερατή στα θετικά ιόντα που δημιουργούν το τοπικό ρεύμα με αποτέλεσμα την σταδιακή απώλεια του θετικού φορτίου από το εσωτερικό προς το εξωτερικό. Επιπλέον, υπάρχει αντίσταση στην ελεύθερη διάχυση των ιόντων

35 Σταθερά μήκους Εκφράζει πόσο γρήγορα φθίνει η αλλαγή του δυναμικού της μεμβράνης κατά μήκος του νευράξονα μετά από ένα υποοριακό ηλεκτρικό ερέθισμα. Εκφράζεται ως η απόσταση από το σημείο διέγερσης στην οποία το δυναμικό της μεμβράνης έχει τιμή ίση με το 37% της τιμής στο σημείο διέγερσης

36 Φύση και ιδιότητες των διαβαθμιζόμενων ή κλιμακωτών δυναμικών
Τα διαβαθμιζόμενα ή κλιμακωτά δυναμικά μπορεί Να είναι εκπολωτικά ή υπερπολωτικά Να ποικίλουν σε μέγεθος Να φθίνουν και Να αθροίζονται

37 Ιοντικά κανάλια Τα ιοντικά κανάλια είναι μεγάλες μεμβρανικές πρωτεΐνες που επιτρέπουν την διακίνηση ιόντων μέσω των μεμβρανών. Τα περισσότερα κανάλια αποτελούνται από υπομονάδες πανομοιότυπες ή διαφορετικές

38 Οι διάφοροι τύποι καναλιών έχουν κοινά χαρακτηριστικά:
Το άνοιγμα και το κλείσιμο ενός καναλιού περιλαμβάνει αλλαγές στην τριτοταγή δομή των πρωτεϊνών. Ποικιλίες του κάθε τύπου ιονικών καναλιών βρίσκονται σε διαφορετικούς ιστούς. Τα γονίδια των καναλιών μπορούν να ομαδοποιούνται σε οικογένειες.

39 Ιοντικά κανάλια Η ροή των ιόντων μέσω των καναλιών είναι παθητική και δεν απαιτεί κατανάλωση μεταβολικής ενέργειας. Η κατεύθυνση και η τελική ισορροπία γι’ αυτή τη ροή, δεν καθορίζεται από το κανάλι, αλλά από την τελική κινητήρια δύναμη που δρα στο ιόν.

40 Ιοντικά κανάλια Τα ιοντικά κανάλια παίζουν σημαντικό ρόλο στον έλεγχο των γρήγορων μεταβολών του δυναμικού της μεμβράνης τους. Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι καναλιών ακόμα και στη μεμβράνη του ίδιου νευρώνα. Κατατάσσονται με βάση διάφορα κριτήρια (ιδιότητές του), στα οποία περιλαμβάνονται: Η αγωγιμότητα, δηλαδή ο ρυθμός με τον οποίο ιόντα περνούν μέσα από το κανάλι. Η εξειδίκευση, δηλαδή σε τι είδους ιόντα επιτρέπεται να περάσουν μέσα από το κανάλι. Ο τρόπος ανοίγματος-κλεισίματος (gating), δηλαδή κάτω από την επίδραση ποιων παραγόντων ανοίγει το κανάλι, π.χ. διαμεμβρανικό δυναμικό, ένωση με νευροδιαβιβαστές, ορμόνες, ή άλλες ουσίες. Η «φαρμακολογία», δηλαδή η επίδραση διαφόρων ειδικών ουσιών στη συμπεριφορά του καναλιού.

41 Κατηγορίες ιοντικών καναλιών
Τα ελεγχόμενα (gated). Ανοίγουν ή κλείνουν ως απόκριση σε κάποιο ερέθισμα ή αλλαγές στο δυναμικό της μεμβράνης Τα μη ελεγχόμενα (non-gated). Είναι πάντα ανοικτά αλλά η διαπερατότητά τους μπορεί να ποικίλει ανάλογα με την κατάσταση στην οποία μπορεί να βρεθεί η μεμβράνη

42 Ελεγχόμενα ιοντικά κανάλια

43 Ελεγχόμενα ιοντικά κανάλια

44 Τα κανάλια μπορούν να μελετηθούν με διάφορες μεθόδους:
Ηλεκτροφυσιολογικές καταγραφές από ένα απομονωμένο κανάλι μπορούν να δείξουν τη δραστηριότητα των πρωτεϊνικών μορίων που αποτελούν το κανάλι. Τα ιοντικά κανάλια μπορούν να μελετηθούν με τεχνικές μοριακής βιολογίας.

45 Κανάλι νατρίου

46 Πύλες καναλιού νατρίου

47 Το κανάλι νατρίου Κάθε κανάλι νατρίου έχει δύο τύπους πυλών, οι οποίες πρέπει να είναι ταυτόχρονα ανοικτές για να περάσουν τα ιόντα νατρίου. Η μία, πύλη ενεργοποίησης είναι κλειστή όταν η μεμβράνη είναι στο δυναμικό ηρεμίας της και ενεργοποιείται γρήγορα με εκπόλωσή της. Η άλλη, πύλη απενεργοποίησης είναι ανοικτή στο δυναμικό ηρεμίας της μεμβράνης και κλείνει αργά όταν η μεμβράνη εκπολωθεί. Το κανάλι επιτρέπει τη δίοδο των ιόντων Na+ για σύντομο χρονικό διάστημα κατά την εκπόλωση της μεμβράνης, όταν και ΟΙ ΔΥΟ ΠΥΛΕΣ ΕΙΝΑΙ ΑΝΟΙΚΤΕΣ. Η επαναπόλωση της μεμβράνης αναστρέφει τις δύο διαδικασίες. Μετά την επαναφορά του στην κατάσταση ηρεμίας, το κανάλι μπορεί να ενεργοποιηθεί με εκπόλωση της μεμβράνης

48 Κανάλι νατρίου Κάθε κανάλι νατρίου μπορεί να βρεθεί σε τρεις καταστάσεις: α) κατάσταση ηρεμίας, β) κατάσταση ενεργοποίησης και γ) κατάσταση απενεργοποίησης Με την εκπόλωση της μεμβράνης, το κανάλι από την κατάσταση ηρεμίας (κλειστό) μεταπίπτει στην κατάσταση ενεργοποίησης (ανοικτό). Αν η εκπόλωση είναι μικρής διάρκειας, τα κανάλια μεταπίπτουν απευθείας στην κατάσταση ηρεμίας. Αν η εκπόλωση διαρκεί, τα κανάλια μεταπίπτουν σε κατάσταση απενεργοποίησης (κλειστά) και στην περίπτωση αυτή, δεν μπορούν να ενεργοποιηθούν (να ανοίξουν) με εκπόλωση. Η απενεργοποίηση των καναλιών μπορεί να σταματήσει μόνο αν επαναπολωθεί η μεμβράνη, γεγονός που τους επιτρέπει να μεταπέσουν από την κατάσταση της απενεργοποίησης στην κατάσταση ηρεμίας. Η μετάπτωση αυτή χρειάζεται χρόνο διότι τα κανάλια εγκαταλείπουν την κατάσταση της απενεργοποίησης σχετικά σιγά.

49 Το κανάλι καλίου Αποτελείται από 4 πρωτεϊνικές υπομονάδες και έχει μια μόνο εσωτερική πύλη

50 Αναστολείς των καναλιών του νατρίου και του καλίου

51 Η επίδραση της τετραδοτοξίνης στο ρεύμα νατρίου
Φαίνονται διαδοχικές καταγραφές μετά την έκθεση του άξονα του καλαμαριού σε 150 μM ΤΤΧ. Το αρχικό ρεύμα των ιόντων νατρίου μειώνεται ενώ το καθυστερημένο ρεύμα εκροής των ιόντων καλίου δεν επηρεάζεται

52 Η επίδραση της τετραδοτοξίνης στο ρεύμα νατρίου
Αριστερά: Τα ρεύματα που καταγράφονται σε διάφορες τιμές παγίδευσης της τάσης Δεξιά: Τα ρεύματα που καταγράφονται παρουσία ΤΤΧ σε διάφορες τιμές παγίδευσης της τάσης