Мембранный потенциал покоя.

У всех исследованных физиологами клеток животных и растений поверхностная мембрана в покое электрически поляризована. В этом можно убедиться, введя внутрь клетки микроэлектрод, соединенный с электрорегистрирующей установкой. Как только кончик микроэлектрода попадает внутрь клетки, он мгновенно (скачком) приобретает некоторый постоянный электроотрицательный потенциал по отношению к электроду, расположенному в окружающей клетку жидкости. Величина разности этих потенциалов у нервных клеток и волокон, например гигантских нервных волокон кальмара, составляет около 70 мВ. Эту величину и называют мембранным потенциалом покоя (МПП). Во всех точках аксоплазмы этот потенциал практически одинаков. Если кончик микроэлектрода выводят из клетки возвратным движением или прокалывая клетку насквозь, то разность потенциалов между электродами скачкообразно исчезает.

Запишем основные положения концентрационной теории Ходжкина, Хаксли и Каца, описывающих происхождение мембранного потенциала.

В основе возникновения МП лежит обмен веществ
Местом возникновения является пограничная мембрана
Причина: разность концентрации ионов
Поверхностная мембрана обладает свойством полупроницаемости.

Обмен веществ между клеткой и окружающей средой осуществляется:

диффузией
первично-активным транспортом (с использованием АТФ………)
вторично-активный – наличие молекулы переносчика глюкоза + Na..

Биологические системы – органы, ткани, клетки находятся в двух основных состояниях: покоя и деятельное состояние. Об этом мы немного говорили на прошлой лекции. Состояние покоя биологической системе присуще при отсутствии раздражений на нее. Процесс воздействия на живой объект различных факторов называется раздражением.

Факторы внешней среды, вызывающие переход ткани из состояния покоя в деятельное состояние.

Какие же раздражители нам известны?

Классификация по происхождению:

физические: электрические (пост.ток – в физиологич.экспер.; переем.), оптические, звуковые
механические: давление
химические
биологические

По силе:

пороговые
подпороговые и надпороговые

Порог раздражения – минимальная сила раздражителя, способная вызвать ответную реакцию.

Подпороговые раздражители – раздражители, не вызывающие перехода в деятельное состояние.

Если сила раздражения превосходит порог возбуждения, величина ответной реакции ткани возрастает вплоть до известного определенного для каждого объекта, то этот раздражитель подпороговый.

По биологическому значению раздражители делят на адекватные и неадекватные.

Адекватным считается такой раздражитель, к восприятию которого данная биосистема специально приспособилась в процессе эволюции. Так для органа зрения адекватно электромагнитное воздействие в видимом диапазоне длины волны. Для слуха……

К категории неадекватных относятся раздражители, не являющиеся в естественных условиях средством возбуждения данной биосистемы, но, тем не менее, способные при достаточной силе вызвать возбуждение. Раздражители: одиночные и высокочастотные.

Раздражители призваны вызывать в тканях различного рода изменения (в частности изменения обмена веществ, энергии и информации).

Все живые ткани человеческого организма мы можем разделить на 2 группы:

- возбудимые (мышечная, нервная, железистая)

- не возбудимые (все остальные – костная, соединительная ткань …..)

Чем же эти ткани отличаются?

Возбудимым тканям присуще свойство возбудимости, и они под действием раздражителя могут возбуждаться.

Что же такое возбудимость?

Возбудимость – это свойство возбудимых тканей под действием раздражителя приходить в состояние возбуждения, проявляющейся в ответной специфической реакции (для мышцы – сокращения, для нервной ткани - проведение, для железистой - секреция).

Присуще ли другим тканям организма какие-либо специфические реакции? Нет. Значит и возбудимость им не характерна. Но есть свойство, объединяющее эти ткани – это свойство раздражимость.

Раздражимость – свойство всех живых тканей под действием раздражителя изменять обмен веществ, энергии и информации.

Раздражимость и возбудимость характеризуют в сущности одно и тоже свойство биологических систем – способность отвечать на внешние воздействия. Однако, термин возбудимость используется для определения специфических реакций, имеющих более позднее физиологическое происхождение. Возбудимость, таким образом, является высшим проявлением более общего свойства раздражимости тканей.

Причина возникновения процессов возбуждения лежит в действии раздражителя. И этот процесс (действия раздражителя) подчиняется определенным закономерностям, которые подчиняются законам раздражения.

Итак, если на биологическую систему действует раздражитель, то в ткани возникают изменения. Под действием подпорогового раздражителя возникает локальный ответ. Каков механизм этого процесса?

Закон силы: чем сильнее раздражение, тем до известных пределов сильнее ответная реакция.

Для возникновения возбуждения необходима пороговая величина раздражителя (вспомним – это минимальная сила раздражителя). При увеличении силы раздражителя увеличивается и амплитуда ответной реакции до определенного предела. То же происходит и при увеличении длительности раздражения. Более подробно влияние постоянного тока изучал известный немецкий ученый Пфлюгер. Он установил, что постоянный ток обладает полярным действием на возбудитель. Это проявляется в том, что в момент замыкания цепи, возбуждение возникает под катодом, а в момент размыкания под анодом. Причем, раздражающее действие токов под катодом выше такового под анодом.

− К + А