1. И

   Межклеточная среда

   оны по обе стороны мембраны распределены асимметрично, что создает предпосылку для пассивного их движения через мембрану по концентрационному градиенту

клетка

Na⁺> 7-10 раз

Cl^->

Ca²⁺>

К⁺> 40-50 раз

2. Н

   Межклеточная среда

   о мембрана избирательно проницаема для различных ионов (полупроницаема). Так, в состоянии покоя соотношение проницаемостей мембраны нервного волокна для ионов калия, натрия и хлора составляет р_К⁺: р_Na⁺: р_Cl^_ = 1:0,04:0,45. Следовательно, преобладающим в состоянии покоя в нервном волокне является выходящий К⁺-ток, а токи всех остальных ионов будут мизерны по сравнению с выходящим калиевым током

клетка

Na⁺> 7-10 раз

Cl^->

Ca²⁺>

К⁺> 40-50 раз

мизерные токи

преобладающий ток

3. Внутреннее содержимое клетке в норме электронейтрально

клетка

межклеточная среда

Z_{цитоплазмы} = 0

Z_{катионов} = Z_{анионов}

4. В связи с этим выходящий из клетки калий будет тянуть за собой анионы (в основном, органических кислот), которые он электростатически уравновешивал (анионы пытаются выйти вслед за калием из клетки по электрическому градиенту)

клетка

межклеточная среда

анионы

К⁺

5. Н

   Межклеточная среда

   +

   +

   о мембрана не проницаема для органических анионов, поскольку в ней самой содержится много отрицательно заряженных групп. В связи с этим избыток анионов, следующих по электрическому градиенту за выходящими из клетки ионами калия, покинуть клетку не может и скапливается у внутренней поверхности мембраны, притягивая положительные заряды со стороны наружной ее поверхности (преимущественно ионы Na⁺). Возникает электрическая поляризация мембраны: изнутри она заряжается отрицательно, а снаружи – положительно.

-

-

-

+

+

+

-

-

-

-

+

+

клетка

+

-

-

-

-

+

+

-

-

-

+

+

+

+

+

Формулы для расчета мембранного потенциала покоя

В самом простом случае (если только учитывать диффузию ионов калия через мембрану) потенциал покоя можно рассчитать по формуле Нернста для калиевого равновесного потенциала:

Е_мембр.= Е_К⁺=

Более правильно величину мембранного потенциала характеризует уравнение Гольдмана, Ходжкина, Катца, которое учитывает влияние на величину мембранного потенциала диффузии через мембрану не только ионов калия, но также натрия и хлора

E_мембр=

недостаток этого уравнения

не учитывает электрогенной роли Na⁺/K⁺-АТФазы

насос работает так, что за каждый цикл своей работы выносит из клетки больше положительных зарядов (3 иона натрия), чем возвращает их в клетку (2 иона калия), в связи с чем генерирует дополнительную разность потенциалов, суммирующуюся с потенциалом, создаваемым диффузией ионов по концентрационным градиентам (т.н. концентрационным потенциалом).

МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ является суммой концентрационного потенциала мембраны и потенциала, создаваемого в результате электрогенной работы Na⁺/K⁺-насоса