- •1.Виды раздражителей. Особенности электрических раздражителей
- •3. Законы раздражения возбудимых тканей
- •4. Параметры возбудимости
- •5. Мембранный потенциал, его происхождение
- •6. Деятельность натрий-калиевого насоса
- •7. Распространяющееся возбуждение
- •8.Потенциал действия, его фазы
- •9. Виды мышечных сокращений
- •10. Локальный ответ, его свойства
5. Мембранный потенциал, его происхождение
Общая характеристика. ПП(мембранный потенциал) — это разность электрических потенциалов между внутренней и наружной средой клетки в состоянии ее покоя. В состоянии покоя внутренняя сторона мембраны заряжено отрицательно по отношению к наружной стороне, т.е. клеточная мембрана поляризована. Величина ПП обычно варьирует в пределах -30-90 мВ. Органеллы клеток имеют собственные заряды, величина которых вариабельна.
Роль ПП: является основой для возникновения возбуждения (ПД), с помощью которого нервная система воспринимает и перерабатывает информацию, регулирует деятельность внутренних органов и опорно-двигательного аппарата посредством запуска процессов возбуждения и сокращения мышцы. Нарушение процессов возбуждения в кардиомиоцитах ведет к остановке сердца, к прекращению сокращений гладких мыши, влияет на транспорт ионов, а с ними и воды; ПП — это признак жизни самой клетки и организма в целом.
Непосредственной причиной существования ПП является неодинаковая концентрация анионов и катионов внутри и вне клетки. Например: в нервных и мышечных клетках концентрация К+ внутри клетки примерно в 40 раз больше, чем вне клетки; концентрация Na+ вне клетки в 14 раз больше, нежели в клетке. Неравномерное расположение ионов внутри и вне клетки является, во-первых, следствием неодинаковой проницаемости клеточной мембраны для различных ионов, и во-вторых, — работы ионных насосов, транспортирующих ионы в клетку и из клетки вопреки их электрохимическим градиентам. В состоянии покоя клетки К+ ВЫХОДИТ из нее значительно больше, чем входит Na+, поскольку проницаемость клеточной мембраны для К+ примерно в 25 раз больше проницаемости се для Na+ Органические анионы из-за своих больших размеров вообще не могут выходить из клетки, поэтому внутри клетки, пребывающей в состоянии покоя, отрицательных ионов оказывается больше, чем положительных. По этой причине клетка внутри имеет отрицательный заряд. Основные анионы, находящиеся в клетке, — это глутамат, аспартат, органические фосфаты, сульфаты. Калий является основным ионом, обеспечивающим формирование ПП. Во всех точках клетки отрицательный заряд практически одинаков.
6. Деятельность натрий-калиевого насоса
Ионный насос — это транспортная система, обеспечивающая перенос иона с непосредственной затратой энергии вопреки концентрационному и электрическому градиентам. Как выяснилось, выведение Na+ сопряжено с транспортом К+, что можно продемонстрировать при удалении К+ из наружного раствора. Если К+ на наружной стороне мембраны нет, работа насоса блокируется, перенос Na+ из клетки в этом случае падает, составляя примерно 30 % от нормального уровня. Сопряженность транспорта Na+ и К+ снижает расход энергии примерно в 2 раза по сравнению с тем, сколько ее потребовалось бы при несопряженном транспорте. Однако в целом затраты энергии на транспорт веществ огромны: лишь Na/K-насос потребляет 1/3 всей энергии, расходуемой организмом в покое. За 1 с один Na/K-насос (одна молекула белка) переносит 150-600 ионов Na+. Накопление Na+ в клетке стимулирует работу Na/K-насоса, уменьшение Na+ в клетке снижает его активность, поскольку уменьшается вероятность контакта ионов с соответствующим переносчиком. В результате сопряженного транспорта Na' и К* поддерживается постоянная разность концентраций этих ионов внутри и вне клетки. Одна молекула АТФ обеспечивает один цикл работы Na/K-насоса — перенос трех ионов Na+ за пределы клетки и двух ионов К+ внутрь клетки. Асимметричный перенос ионов Na/K-насосом поддерживает избыток положительно заряженных частиц вне клетки и отрицательных зарядов внутри клетки, т.е. Na/K-насос элсктрогенный, дополнительно увеличивает ПП примерно на—10 мВ (в среднем около 10 % у разных возбудимых клеток—у одних больше, у других меньше). Данный факт свидетельствует о том, что решающим фактором в формировании ПП является селективная проницаемость клеточной мембраны для разных ионов. Если уравнять проницаемость клеточной мембраны для всех ионов, то ПП будет составлять только —10 мВ — за счет работы Na/K-помпы. Нормальная величина ПП является необходимым условием возникновения процесса возбуждения клетки, т.е. возникновения и распространения ПД.