6. Биопотенциал покоя, его физическая природа. Формула Нернста для расчета равновесного потенциала. Роль градиентов концентрации и электрического потенциала при формировании потенциала покоя.
Потенциал покоя - стационарная разность электрических потенциалов, регистрируемая между внутренней и наружной поверхностями мембраны в невозбужденном состоянии. Потенциал покоя определяется разной концентрацией ионов по разные стороны мембраны и диффузией ионов через мембрану. Если концентрация какого-либо иона внутри клетки отлична от концентрации этого иона снаружи и мембрана проницаема для этого иона, возникает поток заряженных частиц через мембрану, вследствие чего нарушается электрическая нейтральность системы, образуется разность потенциалов внутри и снаружи клетки, которая будет препятствовать дальнейшему перемещению ионов через мембрану. При установлении равновесия выравниваются значения электрохимических потенциалов по разные стороны мембраны:
Отсюда можно получить формулу Нернста
для равновесного мембранного потенциала:
Переписав уравнение Гольдмана в
виде:
Уравнение Нернста (равновесного мембранного потенциала) стало
,(<) или (>) 0
для ионов калия <0, для ионов натрия >0,для ионов хлора <0.
С учетом работы электрогенных ионных
насосов для мембранного потенциала
было получено уравнение Томаса:
где m - отношение количества ионов натрия к количеству ионов калия, перекачиваемых ионными насосами через мембрану. Чаще всего K+-Na+-АТФаза работает в режиме, когда m = 3/2, m всегда больше 1.
Коэффициент m > 1 усиливает вклад градиента концентрации калия в создание мембранного потенциала, поэтому мембранный потенциал, рассчитанный по Томасу, больше по абсолютной величине, чем мембранный потенциал, рассчитанный по Гольдману, и дает совпадение с экспериментальными значениями для мелких клеток.
7. Биопотенциалы действия, их природа, свойства. Схема регистрации потенциалов действия в аксоне.
Потенциалом действия (ПД) называется электрический импульс, возникающий между внутренней и наружной сторонами мембраны и обусловленный изменением ионной проницаемости мембраны.
Характерные свойства потенциала действия:
1) наличие порогового значения деполяризующего потенциала;
2) если деполяризующий потенциал больше порогового, развивается потенциал действия, амплитуда которого не зависит от амплитуды возбуждающего импульса и нет потенциала действия, если амплитуда деполяризующего потенциала меньше пороговой;(Закон все или ничего)
3) есть период рефрактерности, невозбудимости мембраны во время развития потенциала действия и остаточных явлений после снятия возбуждения;
4) в момент возбуждения резко уменьшается сопротивление мембраны (у аксона кальмара от 0,1 Ом • м2 в покое до 0,0025 Ом • м2 при возбуждении).
5)длительность 2-3 мс
Возбуждение мембраны описывается
уравнениями Ходжкина-Хаксли. Одно из
уравнений Ходжкина-Хаксли имеет вид:
где I - ток через мембрану, См - емкость мембраны, Эпсилон1, - сумма ионных токов через мембрану.
СМОТРИТЕ РИСУНОК А.