При возбуждении нервной клетки.

Рис. 14.

I. – наблюдается потенциал покоя.

II. Латентная фаза – под воздействием раздражителя открывается часть каналов для ионов натрия. Натрий медленно заполняет клетку. Изменяется уровень мембранного потенциала, если он достигает критического уровня деполяризации, то наступает фаза деполяризации.

III. – фаза деполяризации. Открывается максимальное количество каналов для ионов натрия, натрий устремляется в клетку в течении которого промежутка времени. Деполяризация переходит за нулевую линию и мембранный потенциал становится положительным. Эта положительная фаза потенциала действия называется Овершут. В фазу деполяризации проводимость натриевого канала изменяется в 500 раз.

Таблица «Отношение проводимостей ионных каналов.

IV. – фаза реполяризации. Открываются каналы для калия и происходит перенос ионов калия из клетки. Происходит восстановление полярности мембраной разности потенциалов.

V. – фаза гиперполяризации. Проявление фазы гиперполяризации обусловлено продолжающим током калия. Калий продолжает выход из клетки, поэтому мембранная разность потенциалов по модулю принимает значение больше значения потенциала покоя. В фазу гиперполяризации происходит восстановление мембранного потенциала до исходного уровня за счет работы калиево-натриевого насоса.

Возникновение потенциала действия приводит к изменению мембранного потенциала вплоть до его деполяризации, после чего наступает специфическая ответная реакция возбудимых тканей. Нервная ткань проводит импульс, мышечная сокращается, железистая генерирует секрет.

Длительность, форма и величена потенциала действия существенно отличается для мембран различных клеток. Кроме того, величина потенциала действия зависит от функционального состояния мембраны и в норме для клетки составляет порядка 100-150 мВ.

Потенциал действия определяется суммой абсолютных значений потенциала покоя и мембранного потенциала возбуждения (рис 15).

Δφ,мВ ПД=|ПП|+МП

МП

t

ПП

-55

-70

рис. 15

Длительность потенциала действия зависит от типа клетки и может отличаться значительно – от долей мс. (для нервных волокон) до сотен мс. (300-600 мс. – для кардиомиоцитов).

Величины потенциала покоя и потенциала действия могут быть измерены в опыте. Для этого потребуется ввести внутрь клетки электрод, диаметр которого измеряется в микронах. Второй электрод размещают в жидкости (электролите), находятся в надежном контакте с межклеточной средой исследуемой ткани. Между парой электродов регистрируется трансмембранная разность потенциалов (мембранный потенциал). Ее значение в состоянии покоя принимают за потенциал покоя, а при возбуждении – за потенциал действия. Для процесса генерации потенциала действия характерен закон «все или ничего». Под действием порогового и надпорогового раздражителей возбудимая мембрана генерирует потенциал действия. Параметры потенциала действия (амплитуда, длительность, форма) не зависят от интенсивности раздражителя. Как только достигается критический уровень деполяризации, процесс генерации потенциала действия запускается и изменения разности потенциалов на возбудимой мембране определяется только свойствами потенциал зависимых ионных каналов.

В возбудимых биологических тканях (нервной, мышечной) локально возникший потенциал действия может распространяться вдоль мембран клеток или других клеточных образований. Особенно это характерно для нервной ткани.