3. Мембранный потенциал покоя и его происхождение.

Термином «мембранный потенциал» (потенциал покоя) принято называть трансмембранную разность потенциалов, существующую между цитоплазмой и окружающим клетку наружным раствором. Когда клетка (волокно) находится в состоянии физиологического покоя, ее внутренний потенциал отрицателен по отношению к наружному, условно принимаемому за нуль. У разных тканей мембранный потенциал характеризуется разной величиной: самый большой у мышечной ткани -80 -90 мВ, у нервной -70 мВ, у соединительной -35 -40 мВ, у эпителиальной -20мВ.

Образование МПП зависит от концентрации К⁺, Nа⁺, Са²⁺, Сl^-, и от особенностей строение мембраны клетки. В частности, ионные каналы, имеющиеся в мембране, обладают свойствами:

1. Селективностью (избирательной проницаемостью)

2. Электровозбудимостью.

В состоянии покоя натриевые каналы все закрыты, а большинство калиевых – открыты. Эти каналы могут открываться и закрываться. Существуют каналы утечки (неспецифические), которые проницаемы для всех элементов, но более проницаемы для калия. Они всегда открыты, и ионы движутся через эти каналы по концентрационному и электрохимическому градиенту. Согласно мембранно-ионной теории наличие МПП обусловлено:

• непрерывным движением ионов по ионным каналам мембраны,

• постоянно существующей разностью концентраций катионов по обе стороны мембраны,

• непрерывной работой натрий-калиевого насоса.

• различной проницаемостью каналов для этих ионов.

Ионов К⁺ много в клетке, снаружи его мало, Nа⁺ - наоборот, много вне клетки и мало в клетке. Сl^- чуть больше снаружи клетки, чем внутри. Внутри клетки много органических анионов, которые в основном и обеспечивают отрицательный заряд внутренней поверхности мембраны.

В состоянии покоя мембрана клетки проницаема только для ионов К⁺. Ионы калия в состоянии покоя постоянно выходят в окружающую среду, где высокая концентрация Nа⁺. Поэтому, в состоянии покоя, наружная поверхность мембраны заряжена положительно. Высокомолекулярные органические анионы (белки) концентрируются у внутренней поверхности мембраны и определяют ее отрицательный заряд. Они же электростатически удерживают ионы К⁺ с другой стороны мембраны. Основную роль в образовании МПП принадлежит ионам К⁺.

Несмотря на потоки ионов через каналы утечки разность концентрации ионов не выравнивается, т.е. сохраняется всегда постоянной. Этого не происходит потому, что в мембранах существуют Nа⁺ - К⁺- насосы. Они непрерывно откачивают Nа⁺ из клетки и против градиента концентрации вводят в цитоплазму К⁺. На 3 иона Nа⁺, которые выводятся из клетки, внутрь вводится 2 иона К⁺. Перенос ионов против градиента концентрации осуществляется активным транспортом (с затратой энергии). В случае отсутствия энергии АТФ клетка погибает.

Наличие потенциала покоя позволяет клетке практически мгновенно после действия раздражителя перейти из состояния функционального покоя в состояние возбуждения.

При возбуждении происходит снижение величины исходного потенциала покоя с перезарядкой мембраны. Когда внутренний заряд мембраны становится менее отрицательным наступает деполяризация мембраны и начинает развиваться потенциал действия.

4.Потенциал действия и механизм его происхождения.

Соотношение фаз возбудимости с фазами потенциала действия.

Потенциалом действия называют быстрое колебание мембранного потенциала, возникающее при возбуждении нервных, мышечных и некоторых других клеток. В его основе лежат изменения ионной проницаемости мембраны. Амплитуда и характер временных изменений потенциала действия мало зависят от силы вызывающего его раздражителя, важно лишь, чтобы эта сила была не меньше некоторой критической величины, которая называется порогом раздражения.

Порог раздражения – эта минимальная сила, при которой возникает минимальная ответная реакция. Для характеристики порога раздражения используется понятие реобаза (рео – ток, база – основной).

Кроме пороговых различают подпороговые раздражители, которые не могут вызвать ответной реакции, но вызывают сдвиг обмена веществ в клетке. Также существуют надрпороговые раздражители.

Возникнув, ПД распространяется вдоль мембраны, не изменяя своей амплитуды. В нем различают фазы:

1. Деполяризации:

а) медленная деполяризация;

б) быстрая деполяризация.

2. Реполяризация:

а) быстрая реполяризация;

б) медленная реполяризация (отрицательный следовой потенциал)

3. Гиперполяризация (положительный следовой потенциал)