Классификация ионных каналов по их функциям:
1) По количеству ионов, для которых канал проницаем, каналы делят на:
селективные (проницаемы только для одного вида ионов). По характеру ионов, которые они пропускают на Na+, Ca++, Cl-, K+-каналы;
неселективные (проницаемы для нескольких видов ионов);
2) По способу регуляции делятся на:
потенциалзависимые (электровозбудимые, потенциалуправляемые)
Потенциалнезависимые (хемовозбудимые, (лиганд-рецептор -зависимые), хемоуправляемые)
Механовозбудимые (механоуправляемые).
Потенциал покоя и действия. Мембранно-ионная теория происхождения потенциала покоя и действия. Местное и распространяющееся возбуждение.
Установлено, что
мембрана любой живой клетки поляризована,
внутренняя поверхность элетроотрицательна
по отношению к наружной. Мембранный
потенциал равен - (минус) 70 - (90) мв. При
возбуждении происходит снижение величины
исходного потенциала покоя с перезарядкой
мембраны. Формирование и сохранение
потенциала покоя обусловлено непрерывным
движением ионов по ионным каналам
мембраны, постоянно существующей
разностью концентраций катионов по обе
стороны мембраны, непрерывной работой
натрий-калиевого насоса. За счет
постоянного удаления из клетки иона
натрия и активного переноса в клетку
иона калия сохраняется разность
концентраций ионов и поляризация
мембраны. Концентрация иона калия в
клетке превышает внеклеточную концентрацию
в 30 - 40 раз, внеклеточная концентрация
натрия примерно на порядок выше
внутриклеточной. Электроотрицательность
внутренней поверхности мембраны
обусловлена наличием в клетке избытка
анионов органических соединений,
абсолютная величина потенциала покоя
(мембранный потенциал, трансмембранный
потенциал, равновесный калиевый
потенциал) обусловлена главным образом
соотношением внутри- и внеклеточной
концентраций ионов калия и удовлетворительно
описывается уравнением Нернста:
(1)
Современная теория учитывает так же:
1) разницу концентраций ионов натрия, хлора, кальция;
2) проницаемость (Р) мембраны для каждого иона в текущий момент времени.
Наличие потенциала покоя позволяет клетке практически мгновенно после действия раздражителя перейти из состояния функционального покоя в состояние возбуждения.
Возникновение потенциала действия (деполяризация)
I – мембранный потенциал
1 - потенциал покоя, 2-- медленная деполяризация, 3 - быстрая деполяризация, 4 - быстрая реполяризация, 5 – медленная реполяризация, 6- гиперполяризация
II - возбудимость
а – нормальная, б – повышенная, в –абсолютная рефрактерность,
г – относительная рефрактерность, д – супернормальность,
е -субнормальность
Потенциал действия (ПД) развивается при наличии исходной поляризации мембраны (потенциала покоя) благодаря изменению проницаемости ионных каналов (натриевых и калиевых). После действия раздражителя потенциал покоя уменьшается, активация каналов повышает их проницаемость для ионов натрия, который входит в клетку и обеспечивает процесс деполяризации. Поступление в клетку иона натрия уменьшает электроотрицательность внутренней поверхности мембраны, что способствует активации новых ионных натриевых каналов и дальнейшему поступлению в клетку иона натрия. Действуют силы:
а) электростатическое притяжение внутриклеточных анионных группировок;
б) концентрационный градиент ионов натрия, направленный внутрь клетки.
Пик потенциала действия обусловлен равновесием поступления в клетку ионов натрия и равным их удалением под влиянием сил отталкивания одноимённо заряженных ионов.