Причины возникновения мембранного потенциала

(согласно мембранно-ионной теории Бернштейна-Ходжкина)

неодинаковая концентрация определенных ионов по обе стороны мембраны (т.е. существование трансмембранных градиентов для определенных ионов или ассиметричное их распределение по обе стороны мембраны)

2

обусловлена

деятельностью ионных насосов – систем активного транспорта, которые транспортируют ионы против концентрационных градиентов (из области с меньшей концентрацией в область с большей концентрацией), а следовательно, с затратой энергии в форме АТФ

Схематическое представление работы Na⁺/K⁺- насоса

Плазматической мембраны

Na⁺/K⁺-насос

(система активного транспорта)

• белком-переносчиком ионов Na⁺ и K⁺

• ферментом Na⁺/K⁺-АТФазой (Na⁺/K⁺-АТФгидролазой), расщепляющей АТФ

представлен

клетка

межклеточная среда

Цикл работы

насоса

3 Na⁺

1 молекула АТФ

2 К⁺

Рис. Схематическое представление работы Na⁺/K⁺- насоса плазматической мембраны

Рис. Схема строения плазматической мембраны

Причины электрической поляризации мембраны

Существование трансмембранных градиентов для определенных ионов

(т.е. их ассиметричное распределение по обе стороны мембраны)

1

предпосылка

пассивного транспорта ионов через мембрану по концентрационным градиентам (т.е. из области, где их концентрация больше, в область, где она меньше). Такой пассивный транспорт ионов осуществляется через каналы пассивной "утечки" ионов (лишены ворот, всегда открыты)

Рис. Схематическое изображение каналов пассивной утечки ионов в плазматической мембране

Мембрана клеток неодинаково проницаема для различных ионов:

Так, в покое в нервном волокне проницаемость мембраны для ионов К⁺ Na⁺ и Сl^- относится как 1:0,04:0,45.

2

в результате

возникает какой-то преобладающий ионный ток (ток пассивной утечки ионов, в нервном волокне и большинстве других клеток – это калиевый ток), тогда как остальные ионные токи оказываются гораздо более слабыми

в связи с тем, что клетка в норме электронейтральна, выход калия по концентрационному градиенту инициирует и движение отрицательных ионов из клетки (по электрическому градиенту, вслед за выходящим положительным калием, который их электростатически уравновешивал)

поскольку мембрана большинства клеток очень плохо проницаема для внутриклеточных анионов (преимущественно анионов органических кислот), избыток отрицательных зарядов не может выйти из клетки и оказывается локализован у внутренней поверхности ее мембраны, электростатически удерживая положительные заряды со стороны наружной поверхности мембраны

таким образом мембрана живой клетки поляризуется:

изнутри заряжается отрицательно, а снаружи положительно

Схематическое представление природы мембранного потенциала покоя