Активні сили у формуванні мембранного потенціалу. Потенціал дії

Значення активних сил у формуванні мембранного потенціалу

Переміщення іонів відбувається шляхом дифузії. Активний транспорт здійснюється за рахунок Nа + -К + насоса (Р. Дін - 1941 р.) Nа + -К + насос здійснює рух іонів проти градієнта концентрації (К + всередину, Nа + - назовні). Для роботи насоса потрібна енергія, оторая утворюється при розщепленні АТФ під впливом АТФ-ази, яка активізується при зміні концентрації К + і Nа +, що відбувається постійно, тому Nа + -К + насос працює постійно. Згідно Діну рух іонів здійснюється за рахунок молекул переносників (білки усередині клітинних мембран). Після виконання функції Х-білок (переносник іонів К +), завдяки енергії АТФ, змінює свою структуру і перетворюється в У-білок (переносник іонів Nа +). Nа + -К + насоса неоднакова при різних станах. У стані спокою на 3 іона Nа + доводиться 2 іона К +. При зміні стану клітини змінюється активність Nа + -К + насоса.

висновок: в стані спокою за рахунок виходу іонів К + з клітини зовнішня поверхня клітки заряджена позитивно, а внутрішня - негативно (по відношенню до зовнішньої поверхні). Цей стан називається полярізація- мембранний потенціал є рівноважним калієвих потенціалом- у виникненні мембранного потенціалу беруть участь інші іони і активні сили.

Механізм формування потенціалу дії

Потенціал дії виникає в тканини під впливом порогового і сверхпороговое подразників і є імпульсним збудженням. Потенціал дії можна так само, як і мембранний потенціал, зареєструвати трансмембраним способом. Під впливом порогових подразників змінюється проникність клітинної мембрани - підвищується для всіх потенціалобразующіх іонів, але найбільше для іонів Nа + (в 500 разів). Іони натрію переміщаються всередину клітини. Рух іонів натрію всередину клітини перевищує вихід іонів К + з клітини. В результаті відбувається зміна заряду клітинної мембрани на протилежний, потім відбувається поступове відновлення вихідного заряду мембрани.

Компоненти потенціалу дії і механізм їх виникнення

При трансмембранному способі реєстрації виникає потенціал дії, що складається з 3-х основних компонентів:

1 компонент: місцевий (локальний відповідь) -

2 компонент: пік (спайк) -

3 компонент: слідові потенціали (негативний і позитивний).

Спайк (Пік) - сама постійна частина. Він складається з висхідного коліна (фаза деполяризації) і низхідного коліна (реполяризация). Інші компоненти мінливі і можуть бути відсутніми.

Місцевий (локальний) відповідь виникає і триває до тих пір, поки подразник не досягне порогової величини. Якщо подразник (його сила) менше 50-75% граничної величини проникність мембрани змінюється незначно і равновесно для всіх іонів (неспецифічно). Після досягнення сили подразника 50-75% починає переважати натрієва проникність, т. К. Натрієві канали звільняються від іонів Са2 +. Відбувається зниження мембранного потенціалу при досягненні порогової величини різницю потенціалів досягає критичного рівня деполяризації.

Критичний рівень деполяризації (Ек) - це та різниця потенціалів, яка повинна бути досягнута, щоб місцеві зміни перейшли в пік потенціалу дії. Ек - порогова величина, при якій місцеві зміни переходять в поширені. Ек величина практично постійна і дорівнює - 40 - -50 мВ. Різниця між мембранним потенціалом і пороговою величиною характеризує поріг роздратування і відображає збудливість тканини.

Пік потенціалу дії складається з наступних фаз.

фаза деполяризації виникає в результаті лавиноподібного руху Nа + всередину клітини. Цьому сприяють дві причини: відкриваються потенціалзалежні Nа + -канали. В цьому випадку відбувається деполяризація за типом процесу з позитивним зворотним зв`язком (самоподкрепляющего процес).

Звільнення натрієвих каналів від Са2 +.

Заряд клітинної мембрани спочатку знижується до 0 (це власне деполяризация), а потім змінюється на протилежний (інверсія або овершут). Для характеристики фази деполяризації вводиться поняття реверсії - це та різниця потенціалів, на яку потенціал дії перевищує потенціал спокою.

Р = (потенціал дії) - (мембранний потенціал) 20-30 = 50-60 мВ.

Р (реверсія) - це та кількість мВ на яке сталася перезарядка мембрани. Фаза деполяризації триває до досягнення електрохімічного рівноваги по Nа +. Потім наступає інша фаза. Амплітуда потенціалу дії не залежить від сили подразника. Вона залежить від концентрації Nа + (як зовні, так і всередині клітини), від кількості натрієвих каналів, особливостей натрієвої проникності.

фаза реполяризації характеризується:

Відео: Асоціативний нейроелемент

• зниженням проникності клітинної мембрани для Nа + (N а-інактивація). Натрій накопичується на зовнішній поверхні клітинної мембрани;


• зростає проникність мембрани для К +, в результаті підвищується вихід К + з клітини зі збільшенням позитивного заряду на мембрані;


• зміна активності Nа + -К + насоса.

реполяризації - це процес відновлення заряду мембрани. Але повного відновлення немає, т. К. Виникають слідові потенціали.

Слідові потенціали діляться на:

Відео: Human Evolution Timeline The Human History Movie World History

1. Негативний слідової потенціал - уповільнення реполяризації клітинної мембрани. Це результат проникнення всередину клітини якоїсь кількості Nа +, таким чином, негативний слідової потенціал - це следовая деполяризация.


2. Позитивний слідової потенціал - збільшення різниці потенціалів. Це результат підвищеного виходу іонів К + з клітини. Позитивний слідової потенціал - це следовая гиперполяризация. Як тільки калієва проникність повертається до початкового рівня - реєструється мембранний потенціал.