9. Мембранный потенциал покоя, механизм его происхождение, параметры, методика регистрации, физиологическая роль

Разность потенциалов между внутренней и внешней поверхностью

мембраны называется мембранным потенциалом (МП) покоя.

В основе его возникновения лежит повышенная проницаемость

мембраны клетки для ионов К⁺. Ионы К⁺ выходят из цитоплазмы по

градиенту концентрации (пассивный транспорт), но благодаря

отрицательному заряду цитоплазмы, скапливаются на внешней стороне

мембраны (рис.З.А), формируют МП. На величину МП в определённой степени влияет диффузия ионов в цитоплазму, наличие в клетке отрицательно заряженных белков, анионов фосфатов. Однако главным механизмов образования МП является диффузия ионов К⁺ из клетки и в клетку. Постоянная концентрация Na⁺, К⁺ в клетке поддерживается за счёт активного транспорта (Nа⁺, К⁺-насосов).

Параметры МП следующие:

постоянство амплитуды обеспечивается механизмами ионного транспорта;

полярность - внешняя сторона мембраны заряжена положительно, внутренняя - отрицательно;

величина, которая в основном определяется концентрацией ионов К⁺ в цитоплазме и внешней среде. В нормальных условиях она составляет (-70)-(-80) мВ. Знак ( – ) обозначает отрицательный заряд цитоплазмы.

Рис.З. Мембранный потенциал покоя. А- ионные процессы, обеспечивающие поляризацию мембраны: I-внешняя среда; II - мембрана; Ш - цитоплазма; Б- схема регистрации мембранного потенциала: I - микроэлектрод внутри волокна; 2- электрод соединенный с внешней средой; В - графическое изображение мембранного потенциала.

Методика регистрации осуществляется с помощью стеклянного микроэлектрода, который при введении цитоплазму не нарушает жизнеспособности клетки (рис.З,Б).

В момент полного прокола мембраны возникает скачок напряжения в отрицательную сторону, равный МП клетки (рис.З, В).

Физиологическое значение МП - постоянно поддерживает клетку в готовности для генерации потенциала действия.

10.Изменении мембранного потенциала под действием электрического тока как раздражителя. Локальный ответ. Уровень критической деполяризации (порог деполяризации) как мера возбудимости клетки

При определённых условиях раздражение электрическим током может переходить в потенциал действия (ГТД). Эти условия:

1. достаточная сила тока;

2. достаточная длительность действия тока;

3. быстрое нарастание тока;

4. направление тока должно вызывать в клетке снижение мембранного потенциала (деполяризацию).

В зависимости от силы тока различают подпороговые раздражения (ПД не возникает) или пороговые (возникает ПД). При отсутствии стимуляции

мембранный потенциал не изменяется (рис.4,Б,1).При увеличении силы стимуляции в клетке возникает кратковременная деполяризация (локальный ответ (ЛО) или местная деполяризация). Он имеет следующие свойства:

1. градуальность (его амплитуда увеличивается при усилении раздражения);

2. он не способен к распространению на далёкие расстояния;

3. после прекращения раздражения он затухает;

4. возбудимость клетки при ЛО повышается.

При увеличении силы раздражения до пороговой величины ЛО переходит в ПД (рис.4,Б,IV). Величина деполяризации, при которой ЛО переходит в ПД называется критическим уровнем деполяризации (КУД) или порогом

деполяризации. На рис.4,Б,IV КУД составляет - 50 мВ.

Величина КУД является мерой возбудимости ткани. Чем она меньше, тем более возбудимы ткани. При направлении тока, вызывающим повышение МП (гиперполяризация) КУД повышается, и возбудимость ткани снижается.