Физико-химические механизмы возникновения потенциала покоя и потенциала действия.

Между внутренней и наружной поверхнос­тями клеточной мембраны всегда су­ществует разность электрических потенциалов: наружная поверхность мембраны заряжена положительно, а внутренняя - отрицательно. Раз­ность зарядов между наружной и внутренней поверхностями клеточной мембраны в состоянии физиологиче­ского покоя клетки называется по­тенциалом покоя.

Потенциал покоя возникает следующим образом:

Мембраны клеток возбудимых тканей обладают свойством избирательной проницае-

мости. Благодаря этому свойству и специальному «калий-натриевому насосу» мембран клеток, между цитоплазмой и окружающей клетку средой создается ионное неравновесие.

Переносчик на внутренней поверхности мембраны захватывает из цитоплазмы ионы натрия и переносит их на ее наружную поверхность. Здесь ионы натрия отщепляются, а к переносчику присоединяются ионы калия,с которыми он движется обратно к внутренней поверхности мембраны. Работа натрий-калиевого насоса требует затрат энергии. Источниками ее служит расщепление АТФ под влиянием фермента аденозин-

трифосфатазы.

Мембрана клетки поляризуется ионами К⁺ , Na⁺ и Cl^-. Мембраны более проницаемы для ионов К⁺ , которые непрерывно выходят на поверхность клетки, сообщая ей положитель-

ный заряд. Остающиеся на внутренней поверхности клетки анионы, для которых мембрана не проницаема, обеспечивают ей отрицательный заряд.

Если наложить один электрод на поверхность клетки, а другой ввести внутрь клетки и с гальванометром( высокочувствительный прибор для измерения малых постоянных и переменных электрических токов ),то обнаруживается разность потенциалов.

При действии на возбудимую ткань возбудителя в месте его действия мембрана теряет свойства избирательной проницаемости, в результате этого резко возрастает проницае-

мость для ионов Na⁺ . Поток ионов Na⁺ из окружающей среды, устремляясь в клетку,

создает положительный заряд на внутренней поверхности мембраны и отрицательный –

на наружной. При этом подавляется выход ионов К+. Происходит быстрая и полная деполяризация мембраны с последующей фазой смены полярности. Мембранный тенциал изменяется от -70 до +40 мВ на пике за 1мс. Возникает быстрое колебание (спайк) мембранного потенциала, которое называется потенциалом действия. Генерация ПД связана с работой механизма открытия и закрытия натриевых и калиевых каналов мембраны, а главное с работой ионных насосов.

Пик потенциала действия является постоянным компонентом потенциала действия. Он состоит из двух фаз:

1) восходящей части – фазы деполяризации;

2) нисходящей части – фазы реполяризации.