§ 2. Мембранный потенциал покоя клетки

Когда клетка не испытывает ни каких раздражений, она находится в состоянии покоя. Покой клетки иначе называется мембранным потенциалом покоя (МПП).

В состоянии покоя внутренняя поверхность ее мембраны заряжена отрицательно, а наружная – положительно. Это объясняется тем, что внутри клетки находится много анионов и мало катионов, а за клеткой наоборот, преобладают катионы.

Поскольку в клетке присутствуют электрические заряды, то создаваемое ими электричество можно измерить. Величина мембранного потенциала покоя равна: - 70 мВ, (минус 70, поскольку внутри клетки отрицательный заряд). Данная величина условна, так как в каждой клетке может быть своя величина потенциала покоя.

В состоянии покоя поры мембраны открыты для ионов калия и закрыты для ионов натрия. Это означает, что ионы калия могут легко проникать в клетку и выходить из нее. Ионы натрия не могут поступать в клетку, поскольку для них закрыты поры мембраны. Но небольшое число ионов натрия проникает в клетку, потому что притягиваются большим количеством анионов, расположенных на внутренней поверхности мембраны (разноименные заряды притягиваются). Такое перемещение ионов является пассивным, поскольку не требует затрат энергии.

Для нормальной жизнедеятельности клетки величина ее МПП должна оставаться на постоянном уровне. Однако, перемещение ионов натрия и калия через мембрану вызывает колебания данной величины, что может привести к уменьшению или увеличению значения: - 70 мВ.

Для того, чтобы величина МПП оставалась относительно постоянной начинает действовать так называемый натрий – калиевый насос. Его функция заключается в том, что он ионы натрия убирает из клетки, а ионы калия нагнетает в клетку. Именно определенное соотношение ионов натрия и калия в клетке и за клеткой создает нужную величину МПП. Работа насоса является активным механизмом, поскольку для нее требуется энергия.

Источником энергии в клетке является АТФ. АТФ дает энергию только при расщеплении на более простую кислоту - АДФ, при обязательном участии в реакции фермента АТФ-азы:

А ТФ + фермент АТФ-аза АДФ + энергия

§ 3. Мембранный потенциал действия клетки

Когда на клетку начинает воздействовать какой - либо раздражитель, ее поры мгновенно открываются для ионов натрия. Натрий в большом количестве быстро наполняет клетку и внутренний заряд клеточной мембраны становится положительным. Наружная мембрана, без большого количества натрия и с анионами, приобретает отрицательный заряд. Клетка становится возбужденной, возникает мембранный потенциал действия (МПД), величина которого равна + 30 мВ.

По мере того, как натрий заполняет клетку, ионы калия выходят из клетки. Данное перемещение ионов калия и натрия является пассивным, не требующим энергии.

Состояние возбуждения длится не долго, начинает действовать активный механизм – натрий – калиевый насос, который нагнетает ионы калия в клетку, и выводят ионы натрия из клетки. В не зависимости от того, в каком состоянии находится клетка, в покое или в возбуждении, насос выполняет одну и ту же работу! Клетка постепенно возвращается к исходному состоянию покоя.

Переход клетки от покоя к действию и смена её электрических зарядов называется – деполяризация. Восстановление мембранного потенциала покоя, переход от возбуждения к покою называется – реполяризация.

В состоянии покоя только раздражение определенной силы вызывает возбуждение. Такая сила называется пороговой или порог раздражения. Порог раздражения или та наименьшая сила, которая необходима для того, чтобы вызвать возбуждение, называется – реабаза. Раздражение большей силы, чем пороговое называется надпороговым раздражением. Раздражение меньшей силы, чем пороговое раздражение называется подпороговым раздражением.

В момент возбуждения клетка не способна отвечать на раздражения, она становится невозбудимой. Невозбудимость клетки называется – рефрактерность. Рефрактерность бывает двух видов: абсолютная и относительная. При абсолютной рефрактерности никакое раздражение не способно вызвать состояние возбуждения. Во время относительной рефрактерности только очень сильное, надпороговое раздражение может вызвать возбуждение.

Относительная рефрактерность клетки сменяется следующим ее состоянием – повышенной возбудимостью. В этом состоянии воздействие на клетку слабого, подпорогового раздражения может привести к возникновению возбуждения.

Стадия повышенной возбудимости сменяется состоянием покоя клетки, ее мембранным потенциалом покоя.