Значение других потенциалообразующих ионов в возникновении мембранных потенциалов

Если рассматривать значение других потенциалобразующих ионов в возникновении мембранного потенциала, то большая роль принадлежит ионам Cl-, незначительная - ионам Са²⁺ и Nа⁺.

Значение активных сил в формировании мембранного потенциала

Перемещение ионов происходит путем диффузии. Активный транспорт осуществляется за счет Nа⁺-К⁺ насоса (Р. Дин - 1941 г.). Nа⁺-К⁺ насос осуществляет движение ионов против градиента концентрации (К⁺ внутрь, Nа⁺ - наружу). Для работы насоса требуется энергия, оторая образуется при расщеплении АТФ под влиянием АТФ-азы, которая активизируется при изменении концентрации К⁺ и Nа⁺, что происходит постоянно, поэтому Nа⁺-К⁺ насос работает постоянно. Согласно Дину движение ионов осуществляется за счет молекул переносчиков (белки внутри клеточных мембран). После выполнения функции Х-белок (переносчик ионов К⁺), благодаря энергии АТФ, меняет свою структуру и превращается в У-белок (переносчик ионов Nа⁺). Nа⁺-К⁺ насоса неодинакова при различных состояниях. В состоянии покоя на 3 иона Nа⁺ приходится 2 иона К⁺. При изменении состояния клетки меняется активность Nа⁺-К⁺ насоса.

Вывод: в состоянии покоя за счет выхода ионов К⁺ из клетки наружная поверхность клетки заряжена положительно, а внутренняя - отрицательно (по отношению к наружной поверхности). Это состояние называется поляризация; мембранный потенциал является равновесным калиевым потенциалом; в возникновении мембранного потенциала участвуют другие ионы и активные силы.

Механизм формирования потенциала действия

Потенциал действия возникает в ткани под влиянием порогового и сверхпорогового раздражителей и является импульсивным возбуждением. Потенциал действия можно так же, как и мембранный потенциал, зарегистрировать трансмембранным способом. Под влиянием пороговых раздражителей изменяется проницаемость клеточной мембраны - повышается для всех потенциалообразующих ионов, но больше всего для ионов Nа+ (в 500 раз). Ионы натрия перемещаются внутрь клетки. Движение ионов натрия внутрь клетки превышает выход ионов К+ из клетки. В результате происходит изменение заряда клеточной мембраны на противоположный, затем происходит постепенное восстановление исходного заряда мембраны.

Компоненты потенциала действия и механизм их возникновения

При трансмембранном способе регистрации возникает потенциал действия, состоящий из 3-х основных компонентов:

1 компонент: местный (локальный ответ);

2 компонент: пик (спайк);

3 компонент: следовые потенциалы (отрицательный и положительный).

РС-СХЕМА ПД

Спайк (пик) - самая постоянная часть. Он состоит из восходящего колена (фаза деполяризации) и нисходящего колена (реполяризация). Остальные компоненты изменчивы и могут отсутствовать.

Местный (локальный) ответ возникает и продолжается до тех пор, пока раздражитель не достигнет пороговой величины. Если раздражитель (его сила) меньше 50-75 % пороговой величины проницаемость мембраны изменяется незначительно и равновесно для всех ионов (неспецифично). После достижения силы раздражителя 50-75 % начинает преобладать натриевая проницаемость, т. к. натриевые каналы освобождаются от ионов Са²⁺. Происходит снижение мембранного потенциала при достижении пороговой величины разность потенциалов достигает критического уровня деполяризации.

Критический уровень деполяризации (Ек) - это та разность потенциалов, которая должна быть достигнута, чтобы местные изменения перешли в пик потенциала действия. Ек - пороговая величина, при которой местные изменения переходят в распространенные. Ек величина практически постоянная и равна - 40 - -50 мВ. Разность между мембранным потенциалом и пороговой величиной характеризует порог раздражения и отражает возбудимость ткани.