Динамика внутриклеточной концентрации ионов кальция

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Колебания концентрации Са2+
играют важную роль в:
функционирование мускульных клеток
электрофизиология сердца
секреция инсулина (бета-клетки)
адаптация фоторецепторов
и т.д.
высокая концентрация Са2+ в течение длительного
времени вредна
в организме Са2+ хранится в костях
внеклеточная концентрация – около 1mM
внутриклеточная концентрация – в 1000 раз меньше
поддержание градиента Са2+ требует затрат энергии
механизмы поддержания градиента:
удаление (pumping) и складирование во внутриклеточных структурах
(mitochondria, the endoplasmic reticulum ER, sarcoplasmic reticulum SR,
секреторные гранулы )
Ca2+ATPase, Na+ - Ca2+ exchanger.

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Механизмы поддержания концентрации Са2+
удаление (pumping) и складирование во внутриклеточных структурах
mitochondria, the endoplasmic reticulum ER, the sarcoplasmic reticulum SR,
секреторные гранулы
Ca2+ATPase, Na+ - Ca2+ exchanger.
Приток
Ca2+ каналы
управляемые напряжением
управляемые рецепторами
управляемые вноричными носителями
механически управляемые
2. Высвобождение из внутриклеточных запасов
рианодиновые рецепторы (мышцы, Сa2+ чувствительные, SR)
IP3 рецепторы (внешнее управление)

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Роль ионов
кальция в сокращении мышц

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Другие типы Са2+ колебаний

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Модель двух емкостей

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Последовательность событий

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Модель внутриклеточного обмена

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Переход к безразмерным величинам

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Типичные значения параметров

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Анализ с помощью нульклин

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Анализ с помощью нульклин
Возбудимый режим

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Анализ с помощью нульклин
Устойчивое состояние равновесия

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Анализ с помощью нульклин
Автоколебания

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Анализ с помощью нульклин
(дополнительная замена переменных)

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Однопараметрическая бифуркационная диаграмма

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Учет притока и деградации IP3

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Кальций в
цитоплазме
Кальциевый
Обмен с ER
Прирост и деградация
IP3

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Характеристики колебаний

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Частота в зависимости от величины внешнего стимула

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Колебания сложной формы

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Хаос

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)
Квазипериодические колебания

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)

Мат. методы в биофизике
Лекция 5 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)