72. Возбудимость клеток и тканей. Методы возбуждения. Закон «всё или ничего».
Нервные и мышечные ткани обладают возбудимостью, т.е. способны в ответ на внешнее раздражение резко изменять свое состояние. Не всякое по интенсивности раздражение приводит к возбуждению. Минимальная сила раздражения, вызывающая возбуждение, носит название порога раздражения. Чем больше минимальная сила раздражения, требуемая для вызова реакций, чем выше порог раздражения, тем ниже возбудимость. По отношению к разным раздражителям порог раздражения может быть различен.Обязательным признаком возбуждения является изменение электрического состояния поверхностной клеточной мембраны. В возбудимой клетке постоянно имеется разность электрических потенциалов между ее цитоплазмой и внешней средой, Внутренняя поверхность заряжена отрицательно по отношению к наружной. Эту разность потенциалов называют мембранным потенциалом.
Потенциал мембраны может изменяться под действием различных стимулов. Искусственным стимулом может служить электрический ток, подаваемый на внешнюю или внутреннюю сторону мембраны через электрод. В естественных условиях стимулом часто служит химический сигнал от соседних клеток, поступающий через синапс или путём диффузной передачи через межклеточную среду.
Закон «все или ничего». Если раздражение ниже пороговой силы, то клетка никак не отреагирует. Если больше, то реакция клетки будет стандартной. В результате надпорогового возбуждения на мембране возбудимой клетки генерируется электрический импульс, который заканчивается восстановлением прежнего состояния.
73. Потенциал действия: графический вид и характеристики, механизмы возникновения и развития.
Потенциал действия — волна возбуждения, перемещающаяся по мембране живой клетки. Представляет собой электрический разряд — быстрое кратковременное изменение потенциала на небольшом участке мембраны возбудимой клетки (нейрона, мышечного волокна или железистой клетки), в результате которого наружная поверхность этого участка становится отрицательно заряженной по отношению к соседним участкам мембраны, тогда как его внутренняя поверхность становится положительно заряженной по отношению к соседним участкам мембраны. Потенциал действия является физической основой нервного или мышечного импульса.
В основе любого потенциала действия лежат следующие явления: 1. Мембрана живой клетки поляризована 2. Мембрана обладает избирательной проницаемостью 3. Мембрана возбудимой клетки способна быстро менять свою проницаемость для определённого вида катионов, вызывая переход положительного заряда с внешней стороны на внутреннюю. Потенциал мембраны может изменяться под действием различных стимулов. Искусственным стимулом может служить электрический ток, подаваемый на внешнюю или внутреннюю сторону мембраны через электрод. В естественных условиях стимулом часто служит химический сигнал от соседних клеток, поступающий через синапс или путём диффузной передачи через межклеточную среду.
График потенциала действия
Потенциал действия возникает в ткани под влиянием порогового и сверхпорогового раздражителей и является импульсивным возбуждением. Под влиянием раздражителей изменяется проницаемость клеточной мембраны - повышается для всех потенциалобразующих ионов, но больше всего для ионов Nа+ (в 500 раз). В результате движение ионов Na происходит внутрь клетки, ионы К двигаются из клетки, что приводит к перезарядке клеточной мембраны. Наружная поверхность мембраны несет отрицательный заряд, внутренняя – положительный. Ионы Na путем простой диффузии поступают в клетку без затрат энергии. Достигнув пороговой силы, мембранный потенциал снижается до критического уровня деполяризации (примерно 50 мВ). Критический уровень деполяризации – это то количество милливольт, на которое должен снизиться мембранный потенциал, чтобы возник лавинообразный ход ионов Na в клетку. Пик потенциала действия является постоянным компонентом потенциала действия. Он состоит из двух фаз: фазы деполяризации; фазы реполяризации. Лавинообразное поступление ионов Na в клетку приводит к изменению потенциала на клеточной мембране. Чем больше ионов Na войдет в клетку, тем в большей степени деполяризуется мембрана, тем больше откроется активационных ворот. Возникновение заряда с противоположным знаком называется инверсией потенциала мембраны. Движение ионов Na внутрь клетки продолжается до момента электрохимического равновесия по иону Na. Амплитуда потенциала действия не зависит от силы раздражителя, она зависит от концентрации ионов Na и от степени проницаемости мембраны к ионам Na. Нисходящая фаза (фаза реполяризации) возвращает заряд мембраны к исходному знаку. При достижении электрохимического равновесия по ионам Na происходит инактивация активационных ворот, снижается проницаемость к ионам Na и возрастает проницаемость к ионам K. Полного восстановления мембранного потенциала не происходит. В процессе восстановительных реакций на клеточной мембране регистрируются следовые потенциалы – положительный и отрицательный.