Мембранний потенціал спокою (мпс)

1. Фізико-хімічні механізми виникнення потенціалу спокою

Мембранний потенціал(чи потенціал спокою) - це різниця потенціалів між зовнішньою і внутрішньою поверхнею мембрани в стані відносного фізіологічного спокою. Потенціал спокою виникає в результаті двох причин:

1) неоднакового розподілу іонів по обидві сторони мембрани. Усередині клітини знаходиться найбільше іонів К та аніонів органічних речовин, зовні нього мало. Іонів Na і іонів Cl більше зовні, чим усередині. Такий розподіл іонів називається іонною асиметрією;

2) виборчій проникності мембрани для іонів. У стані спокою мембрана неоднаково проникна для різних іонів. Клітинна мембрана проникна для іонів K, малопроникна для іонів Na і непроникна для органічних речовин.

За рахунок цих двох чинників створюються умови для руху іонів. Цей рух здійснюється без витрат енергії шляхом пасивного транспорту - дифузією в результаті різниці концентрації іонів. Іони K виходять з клітини і збільшують позитивний заряд на зовнішній поверхні мембрани, іони Cl пасивно переходять всередину клітини, що призводить до збільшення позитивного заряду на зовнішній поверхні клітини. Іони Na накопичуються на зовнішній поверхні мембрани і збільшують її позитивний заряд. Органічні сполуки залишаються усередині клітини. В результаті такого руху зовнішня поверхня мембрани заряджається позитивно, а внутрішня - негативно. Внутрішня поверхня мембрани може не бути абсолютна негативно зарядженою, але вона завжди заряджена негативно по відношенню до зовнішньої. Такий стан клітинної мембрани називається станом поляризації. Рух іонів триває до тих пір, поки не урівноважиться різниця потенціалів на мембрані, тобто не настане електрохімічна рівновага. Момент рівноваги залежить від двох сил:

1) сили дифузії;

2) сили електростатичної взаємодії.

Значення електрохімічної рівноваги :

1) підтримка іонної асиметрії;

2) підтримка величини мембранного потенціалу на постійному рівні.

У виникненні мембранного потенціалу беруть участь сила дифузії (різниця концентрації іонів) і сила електростатичної взаємодії, тому мембранний потенціал називається концентраційно-електрохімічним.

Для підтримки іонної асиметрії електрохімічної рівноваги недостатньо. У клітині є інший механізм - натрій-калієвий насос. Натрій-калієвий насос - механізм забезпечення активного транспорту іонів. У клітинній мембрані є система переносників, кожен з яких зв'язує три іони Na, які знаходяться усередині клітини, і виводить їх назовні. Із зовнішнього боку переносник зв'язується з двома іонами K, що знаходяться поза клітиною, і переносить їх в цитоплазму. Енергія береться при розщеплюванні АТФ. Робота натрій-калієвого насоса забезпечує:

1) високу концентрацію іонів К усередині клітини, т. е. постійну величину потенціалу спокою;

2) низьку концентрацію іонів Na усередині клітини, т. е. зберігає нормальну осмолярність і об'єм клітини, створює базу для генерації потенціалу дії;

3) стабільний концентраційний градієнт іонів Na, сприяючи транспорту амінокислот і сахаридів.