1. Понятие о биопотенциалах. Мембранный потенциал.

Биопотенциалы– любые разности потенциалов в живых системах: разность потенциалов между клеткой и окружающей средой; между возбуждённым и невозбуждённым участками клетки; между участками одного организма, находящимися в разных физиологических состояниях.

Виды биопотенциалов:

Потенциал покоя(ПП) – постоянно существующая в живых системах разность потенциалов, характерная для стационарного состояния системы. Он поддерживается постоянно протекающими звеньями обмена веществ.

Потенциал действия(ПД) – быстро возникающая и вновь исчезающая разность потенциалов, характерная для переходных процессов.

Биопотенциалы тесно связаны с метаболическими процессами, следовательно, являются показателями физиологического состояния системы.

Величина и характер биопотенциалов являются показателями изменений в клетке в норме и патологии.

Мембранный потенциал — это разность потенциалов между внутренней и наружной сторонами плазматической мембраны. Впервые мембранный потенциал зарегистрировали Ходжкин и Хаксли (1939) на гигантском аксоне кальмара (1мм в диаметре) с помощью стеклянного электрода.

Сейчас мембранный потенциал регистрируют от любой клетки с помощью микроэлектродов, которые представляют собой микропипетку (диаметр кончика менее 1 мкм), изготовленную из стекла и заполненную раствором электролита (3М раствор калий хлорида). Микроэлектрод погружают внутрь клетки, осторожно прокалывая мембрану. Второй электрод – размещают во внеклеточной жидкости. Через усилитель электроды соединяют с регистрирующим устройством (милливольтметром или осциллографом).

2. Потенциал покоя. Равновесные потенциалы.

Потенциал покоя — это разность электрических потенциалов, имеющихся на внутренней и наружной сторонах мембраны, когда клетка находится в состоянии физиологического покоя. Его величина измеряется изнутри клетки, она отрицательна и составляет в среднем −70 мВ (милливольт), хотя в разных клетках может быть различной: от −35 мВ до −90 мВ. Причиной возникновения потенциалов клеток как в покое, так и при возбуждении является неравномерное распределение ионов калия и натрия между содержимым клеток и окружающей средой. Концентрация ионов калия внутри клеток в 20 - 40 раз превышает их содержание в окружающей клетку жидкости. Напротив, концентрация натрия в межклеточной жидкости в 10 - 20 раз выше, чем внутри клеток. Такое неравномерное распределение ионов обусловлено активным переносом ионов - работой натрий-калиевого насоса.

Мембранный потенциал, который образуется на мембране клетки в состоянии покоя (иначе – в состоянии термодинамического равновесия), если мембрана проницаема только для одного вида ионов, называется равновесным мембранным потенциалом Нернста.

3. Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца (вывод). Проницаемость

мембраны для различных ионов

Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Хаксли позволяет определять мембранный потенциал не только в состоянии покоя, но и при возбуждении клетки.

Потенциал покоя, высчитанный по этой формуле составляет 60мВ со знаком минус со стороны внутриклеточного пространства