Потенциал действия. При действии на живые клетки внешними раздражителями, изменяются условия генерации ЭДС

При действии на живые клетки внешними раздражителями, изменяются условия генерации ЭДС. При возбуждении нервной и мышечной ткани процесс отвечает реакцией клетки на раздражение связанное с проницаемостью мембран. Прежде всего это касается для изменения катионов. Изменение проницаемости продолжается короткое время, несколько микросекунд. В этот момент отношение проницаемости ионов Na к ионам K увеличивается во много раз:

На время возбуждения сопротивление мембраны резко падает, что приводит к изменению ионного состава клетки. Т.к. проницаемость ионов Na становится больше проницаемости анионов кислот и органических и не органических.

За счет поступления дополнительных ионов Na в клетку приводит к изменению знака цитоплазмы. Процесс изменения знака- инверсия. Значение потенциала действия достигает +55мВт., т.е. при возбуждении участка мембраны, цитоплазма меняет знак по отношению к межклеточной среде. Процесс инверсии сопровождается несколько секунд и сменяется процессом возращения клетки в стационарное состояние является изменением знака цитоплазмы с плюса на минус называется деполяризацией. Увеличение положительного потенциала клетки называется гиперполяризацией. Возвращение клетки в стационарное состояние называется реполяризацией.

Процесс деполяризации имеет вид:

Процесс изменения проницаемости мембран для ионов Na происходит за счет возникновения дополнительных ионных каналов в клеточной мембране. Т.к. ионы K и Na гидрофильные, то для их переноса через билипидный слой необходимо наличие либо переносчика, либо каналов, пропускающих гидрофильные ионы. Процесс переноса ионов при помощи переносчиков отдают меньше времени инверсии, этот механизм не может обеспечивать деполяризацию мембраны. Исследования процесса возбужденной клетки указывает на изменение концентрации ионов внутри клетки, что может происходить с особым механизмом мембран каналов.

Основным пиком каналов для переноса ионов являются потенциал- зависимые каналы, они состоят из белков молекул спиральной формы, внутренняя поверхность которого состоит из карбоксильной группы, обеспечивает движение гидроксильных ионов. Ионный канал такого типа обладает двумя элементами:

1. Селективным фильтром;

2. Воротный механизм.

Селективный фильтр- группа белковых молекул, распределенных вблизи канала, на внутренней или внешней стороне мембраны. Фильтр осуществляет отбор молекул, для которых предназначен этот канал.

Переход от открытого состояния к закрытому происходит за счет работы воротного механизма- группа белковых молекул, которые могут изменять свою структуру, переходя из одного состояния в другое закрывая при этом вход в ионный канал. Сигналом для действия воротного механизма является группа белковых молекул изменяя свое состояние под действием определенных молекул, первый тип канала- потенциалозависимые. Второй- химикочувствительный.

Избирательность канала каждого типа не обсалютна, что связано с тем возможным диаметром белковых каналов, составляет d=2Hм. Поэтому через натриевый канал могут проникать 11 различных ионов, атом проникает лучше, чем атом Na. Проницаемость натриевого канала для K в 12 раз хуже, чем для самого Na. Для рубидия Na канал не преодолим, тоже самое касается и аниона. Избирательность калиевого канала выше, чем для Na и пропускает лишь 4 вида катионов, Na не проникает через калиевый канал. Устройство селективного фильтра калиевого канала не известно, т.к. он находится внутри клетки.

Изменение мембран проводимости связанно с работой ионных каналов, но каждый отдельный ионный канал может находится лишь одном из двух состояний в закрытом или открытом.при открытом канале обеспечивается мах. Возможный поток ионов, который обеспечивается концентрационным или электрическим grad.В закрытом состоянии канал не пропускает ионы, потому мембранная поверхность определяется числом открытых каналов. Современная функциональная модель действия Na потенциал зависимого канала представляет существования в нём двух типов ворот; работающих в противофазе и обладающих разными инерциальными свойствами. Более подвижные, лёгкие называются m-ворота; тяжёлые менее подвижные, n- ворота. В состоянии покоя n- ворота открыты, m-ворота закрыты. При диполеризации мембран ворота обоих типов приходят в движение, но вследствие различных инерциальных свойств, m-ворота успевают открыться раньше, чем закрыться n- ворота. В это время натриевый канал открыт и ионы натрия поступают в клетку. При закрытых n-воротах поток ионов через мембрану переправляется и наступает реполирезация при которой ворота возвращаются в исходное состояние.