5) Потенціал дії (пд).

· ПД - це швидка високоамплітудна зміна мембранного потенціалу, що забезпечує передачу інформації в нервових і м’язових клітинах на відстань .

·ПД має фази:

- деполяризації (а) - зменшення мембранного потенціалу до 0 і реверсія потенціалу (б) - відхилення в позитивний бік;

- реполяризації (в) - повернення мембранного потенціалу до величини МПС:

Схема розвитку ПД:

Іонні основи генерації ПД

1.У мембранах нервових і м’язових волокон знаходяться Na⁺ i K⁺ канали, кожен канал пропускає тільки відповідні іони.

2.Канали мають потенціалозалежні ворота, які відчиняються чи зачиняються залежно від зміни мембранного потенціалу.

3.Регуляція стану воріт Na^{+ -} каналів:

а) Na^{+ -} канали мають

- активаційні ворота - m, розташовані на зовнішній поверхні мембрани;

- інактиваційні ворота - h, розташовані на внутрішній поверхні мембрани.

б) Щоб Na⁺ зміг пройти через канал за градієнтом концентрації, потрібно відчинення m i h воріт каналу:

- коли ворота "m" відчинені, канал називається активованим;

- коли ворота "h" зачинені, канал називається інактивованим.

У стані спокою ворота " m" зачинені, а ворота " h" відчинені.

4.Регуляція стану воріт К⁺ каналів:

а) К⁺-канали мають тільки одні ворота - n (активаційні), розташовані на поверхні мембрани; інактиваційні ворота відсутні .

б)Коли ворота "n" відчинені - канал активований, через нього може проходити К⁺ за градієнтом концентрації.

в) МПС підтримує " m" і "n" ворота відповідних іонних каналів зачиненими, " h" ворота - відчиненими.

К⁺- каналів при МПС від -70мВ до -90 мВ відчинено в 10 разів більше, ніж Na⁺- каналів, що свідчить про наближення МПС до Е_К⁺- калієвого рівноважного потенціалу.

5.Механізми розвитку ПД:

а) Фаза деполяризації обумовлена відчиненням активаційних воріт всіх Na⁺ - каналів мембрани при зменшенні мембранного потенціалу до величини порогового рівня (рівня критичної деполяризації - Е_к) під впливом стимулу електричного струму і входженням іонів Na⁺ у клітину за градієнтом концентрації. Провідність мембрани для іонів Na⁺ перевищує провідність для іонів К⁺.

б) Реверсія потенціалу є часткою фази деполяризації ПД, коли мембранний потенціал стає позитивним, але він не досягає Na⁺рівноважного потенціалу.

Тетродотоксин блокує потенціало-залежні активаційні ворота (m) Na⁺ - каналів і ПД не виникає.

в) Фаза реполяризації обумовлена:

- інактивацією Na⁺-каналів - зачиненням h-воріт при виникненні депляризаціїї;

- активацією К⁺-каналів при виникненні деполяризації і виходом іонів К⁺ з клітини більше, ніж у стані спокою.

- Комбінований ефект інактивації Na⁺- каналів і активації більшої кількості К⁺ -каналів призводить до збільшення провідності мембрани до К⁺ і реполяризації мембрани.

г) ПД підпорядковується закону "все або нічого" - його параметри залежать від властивостей мембрани.

Зміни збудливості під час розвитку ПД.

Збудливість - це фізіологічна властивість клітини , яка полягає у її здатності генерувати на мембрані ПД при дії подразника. Мірою збудливості є поріг деполяризації мембрани. Під час розвитку одиночного ПД відбуваються періоди зміни збудливості:

:

а) Абсолютний рефрактерний період. Це такий період, протягом якого другий ПД не може виникнути навіть при стимуляції великої сили, що обумовлено:

- на початку фази деполяризації ПД - відчиненням активаційних воріт всіх Na⁺-каналів;

- далі - інактивацією Na⁺- каналів. ПД не може виникнути доти, доки не відчиняться інактиваційні ворота Na⁺- каналів завдяки реполяризації мембрани.

Абсолютний рефрактерний період закінчується тоді, коли кількість інактивованих натрієвих каналів зменшується завдяки реполяризації мембрани: відчиняються h-ворота і більший за силою, ніж пороговий, стимул може викликати виникнення повторного ПД.

Тривалість абсолютного рефрактерного періоду майже дорівнює тривалості ПД.

б) Відносний рефрактерний період.

Період починається після закінчення абсолютного рефрактерного періоду. В цей період повторний стимул може викликати генерацію другого ПД, але сила цього стимулу повинна перевищувати порогову величину, бо деякі натрієві канали ще інактивовані, а калієва провідність перевищує ту, що характерна для МПС.

ПД, який виникає при дії електричного стимулу у відносний рефрактерний період, має меншу реверсію потенціалу і меншу швидкість виникнення деполяризації Це обумовлено меншою кількістю активованих натрієвих каналів і більшою проникністю для іонів калію.