1. Структура плазматической мембраны возбудимых клеток. Мембранный потенциал, его физико-химические механизмы.

Клетки нервной и мышечной тканей имеют плазматическую мембрану, которая является легковозбудимой структурой. Есть мембрана – есть возбуждение. Структура мембраны возбудимых клеток определяет их биоэлектрические свойства.

Липидный бислой – это основной структурообразующий компонент мембраны, каркас клеточного содержимого. Он создает относительно непроницаемый барьер для большинства водорастворимых молекул.

Белки мембраны «растворены» в липидном бислое и определяют все функции мембраны.

• 1. Ионные каналы – транспортируют вещества внутрь клетки и обратно.

• 2. Выступают как переносчики определенных молекул через мембрану.

• 3. Являются ферментами и катализируют ассоциированные с мембраной реакции.

• 4. Выполняют адгезивную роль, связывая цитоскелет с внеклеточным матриксом.

• 5. Служат в качестве мембранных рецепторов для получения и преобразования химических сигналов из внешней среды.

• 6. Идентифицируют вещества, вступающие в контакт с мембраной клетки.

Основные функции мембраны

• Образует полупроницаемый, избирательный барьер между цитоплазмой и внешней средой.

• Проницаемость мембраны управляется ее функциональным состоянием (покой или работа) и сигналами из внешней среды.

• Регулирует обмен веществ между клеткой и окружающей средой.

• Уникальный детектор и трансдуктор, приходящих стимулов.

• Соединяет между собой клетки (межклеточные контакты) и прикрепляет клетки к внеклеточному матриксу.

Мембрана полупроницаема, т.к. ограничивает движение ионов какого-либо вида (одни ионы проходят, а другие – нет). Возникает асимметрия в распределении ионов по обе стороны мембраны и (химический) градиент концентраций ионов. Так мембрана создает и поддерживает

• Химическую (концентрационную) асимметрию ионов (Na больше вне клетки, K - внутри).

• Электрический градиент зарядов.

• Поляризацию мембраны (диполи).

В покое мембрана более проницаема для ионов К+ (этих ионов внутри клетки в 20-50 раз больше, чем снаружи). В покое К+ по градиенту концентрации выходит из клетки – это пассивный К+ ток (селективность). Возникает и поддерживается МП за счет селективного асимметричного распределения заряженных частиц (ионов) по обе стороны мембраны, что приводит к возникновению поляризации мембраны.

МП = ПП = Пассивный К⁺ ток.

Согласно концепции Ходжкина и Хаксли, величина потенциала покоя зависит от ряда факторов, в частности от селективной (избирательной) проницаемости клеточной мембраны для различных ионов; различной концентрации ионов цитоплазмы клетки и ионов окружающей среды (ионной асимметрии); работы механизмов активного транспорта ионов. Все эти факторы тесно связаны и их разделение условно.

Важнейшим механизмом, поддерживающим низкую внутриклеточную концентрацию ионов Na* и высокую концентрацию ионов К⁺, является натрий-калиевый насос.

МП регистрируют с помощью микроэлектродной техники. Возбудимость клеток определяется величиной мембранного потенциала (МП). Чем меньше величина МП, тем выше способность клетки спонтанно (без внешних стимулов) генерировать потенциал действия (ПД).