Електричні явища у збудливих тканинах

Бiопотенцiали - загальна назва усіх видiв електричних процесів у живих системах.

Потенціал ушкодження - історично перше поняття про електричну активність живого (демаркаційний потенціал). Це різниця потенціалів між неушкодженною і ушкодженої поверхнями живих збудливих тканин (м'язи, нерви). Розгадка його природи призвела до створення мембранної теорії бiопотенціалiв.

Мембранний потенціал (МП) - це різниця потенціалів між зовнішньою і внутрішньою поверхнями клітини (м`язевого волокна) у спокою. Звичайно МП, або потенціал спокою, складає 50-80 мВ, зі знаком «-» всередині клітини. При збудженнi клітини реєструється потенціал дії - швидка зміна мембранного потенціалу під час збудження.

Механізм формування ПС пов’язаний з:

1. Наявністю в мембрані клітини механізмів активного транспорту речовин – натрій-калієвий насос. Він створює градієнт концентрації усередині та поза клітиною.

2. Особливостями проникності мембрани клітини в стані спокою – вона проникна для іонів К⁺ та непроникна для іонів Na⁺.

Фізіологічна роль ПС полягає в тому, що він є базою, на якій розвивається потенціал дії.

Потенціал дії (ПД) – швидка високоамплітудна зміна потенціалу мембрани збудливої клітини при її збуджені.

ПД окремої клітини має такий вигляд:

1. Спочатку мембранний потенціал різко зменшується до нуля – 1 фаза деполяризації ПД;

2. Потім заряд мембрани змінюється на протилежний – зовні “-”, всередині “+” – 2 фаза реверсполяризації.

3. Далі мембранний потенціал поступово повертається до вихідного рівня – 3 фаза реполяризації ПД.

4. Завершальною фазою ПД є слідова гіперполяризація 4.

Подразник зумовлює відкриття активаційних воріт натрієвих каналів, лавиноподібний вхід Na⁺ в клітину за градієнтом концентрації зменшення надлишку аніонів усередині клітини (так як іони Na⁺ заряджені позитивно). Аніони, які прямують до мембрани за іонами Na⁺, зайти в клітину не можуть, вони зменшують надлишок позитивних зарядів на зовнішній поверхні мембрани клітини. Завдяки цьому різниця потенціалів між зовнішньою та внутрішньою поверхнями мембрани зменшується, а далі й зовсім зникає. Так розвивається фаза деполяризації ПД.

Але вхід іонів Na⁺ в клітину не припиняється й тепер у клітині створюється надлишок позитивних іонів Na⁺, а на її поверхні – надлишок аніонів, перезарядка мембрани – фаза реверсполяризації.

Натрієва активація (стан каналів при відкритих активаційних воротах) швидко змінюється натрієвою інактивацією – закриттям інактиваційних воріт, вхід іонів Na⁺ в клітину при цьому припиняється. Подразник змінює не тільки стан натрієвих каналів, але й стан калієвих каналів, вони також активуються, тобто відкривається додаткова кількість калієвих каналів. Але у часі цей процес розвивається значно повільніше, ніж натрієва активація.

Внаслідок різної швидкості розвитку у часі натрієвої та калієвої активації під впливом подразника, розвиток натрієвої інактивації супроводжується розвитком калієвої активації. Тому, коли іони Na⁺ перестають входити в клітину, вихід іонів К⁺ з неї збільшується. Саме це призводить до відновлення вихідного рівня мембранного потенціалу – фаза реполяризації.

Фізіологічна роль ПД – полягає в тому, що він забезпечує збудження клітини та передачу цього збудження на інші клітини, а також підтримку чи активацію у збудливих клітинах специфічних функцій.