Представление о природе биопотенциалов.

В настоящее время различают следующие потенциалы: потенциал покоя (мембранный потенциал), который обнаруживается в ткани в состояние покоя; потенциал действия (распространяющееся возбуждение), возникающий при возбуждении ткани; следовые потенциалы, сопровождающие потенциал действия; локальный ответ (местное возбуждение); возбуждение и тормозные постсинаптические потенциалы; генераторные потенциалы и др.

Строение и функции биологических мембран. Биологические мембраны покрывают все живые клетки и являются хорошим электрическим изолятором. Структурную основу любой биологической мембраны, как видно с помощью электронного микроскопа, составляет: двойной слой молекул фосфолипидов – он выполняет в мембране функцию основы матрицы для мембранных ферментов, рецепторов, встроенных в мембрану белков, гликолипидов и гликопротеидов и двойной слой белков. Белки мембран могут находятся на поверхности липидного слоя – периферические белки, либо проникать глубоко липидной бислой – это собственные или интегральные белки. В плазматических мембранах большинства клеток к липидному слою примыкает гликокаликс, состоящий из гликолипидов и гликопротеидов; в составе липидов плазматических мембран много холестерина. Молекулы фосфолипидвов, входящие в состав биологических мембран, обладают свойствами амфифильности, которое заключается в том, что часть молекул – головка – полярна, а потому и гидрофильна, а другая (хвост) неполярна и гидрофобна. В подобном растворе повреждение клеток не происходит, так как данные молекулы самопроизвольно собираются вместе так, что гидрофобная часть закрыта, а полярные группы выставлены в воду. Толщина мембраны составляет примерно 100 Анстрем.

Целостность мембран прерывается каналами или «порами» диаметром в несколько Амстрем, которые в основном проницаемы для катионов (K⁺, Na⁺, Ca⁺) и непроницаемы для анионов. Стенки каналов образованы макромолекулами белков. В канале имеется суженная часть, которая соответствует «селективному фильтру». «Селективный фильтр» имеет постоянный диаметр, и именно он обуславливает пропускную способность. Селективность – избирательная проницаемость, т.е. канал проницаем для ионов, имеющих соответствующий размеру по диаметру. Канал имеет 2-е заслонки (ворота). М – ворота активации, н – ворота инактивации.

В состояние покоя –м- закрыты, а –н- открыты, поэтому пропускная способность очень мала. В покое проницаемость для K⁺ выше, чем для Na⁺. Na⁺ покрыт гидратной оболочкой.

Когда на ткань наносят раздражения, ворота –м- открываются и ионы в большом количестве проходят в клетку, при этом говорят об увеличении проницаемости ионов . В данном случае натриевая проницаемость значительно повышает калиевую проницаемость мембраны. Затем закрывается инактивационные ворота (н) канал инактивируется. После окончания возбуждения «ворота» -н- медленно открываются, а «ворота» -м- быстро закрываются и канал возвращается в исходное состояние.