Знаходиться в стані спокою.

Рис. 3. Напрям руху іонів та розподіл їх всередині і на поверхні клітини яка

Рис. 2. Спосіб запису біопотенціалів:.

А — загальна схема реєстрації біопотенціалів за допомогою електронио-променевої трубки Б — схема установки для внутрішньоклітинного відведення потенціалів; 1 — катод 2 — регулятор яскравості. 3, 4 — система анодів,

5 — вертикальні пластини, 7 — екран осцилографа, 8 — підсилювач,

9, 10 — пункти розташування відвідних електродів на нерві 11 — відвідні електроди при внутрішньоклітинному способі реєстрації; 12 — мембрана клітини-стрілкою відмічено момент проколу мембрани, що супроводжується зміщенням променя Величина зміщення відповідає різниці потенціалів між внутрішнім і зовнішнім середовищем клітини.

Біоелектричні явища. Мембранний потенціал.Після відкриття біоелектричних явищ стало зрозумілим, що виникнення і розповсюдження збудження в збудливих тканинах пов'язано саме з ними. Тому розкриттю механізмів їх виникнення було присвячено безліч дослідів починаючи з кінця минулого століття і протягом всього теперішнього століття. Але тільки завдяки запровадженню мікроелектродної техніки в останні двадцять років стало можливим перейти від гіпотетичного уявлення механізмів до твердого розуміння цього явища. Суть цієї техніки полягає в тому, що в середину клітини вводиться дуже тонкий, 0,5 мкм в діаметрі, електрод, за допомогою якого можна відводити електричні потенціали тільки однієї клітини без суттєвих перешкод з боку інших клітин (рис. 2). Реєстрування потенціалів здійснюється за допомогою катодного осцилографа. Мікроелектродна техніка дозволяє також наносити подразнення в певних частинах клітини і водночас відходити на реєструючі прилади відповіді на подразнення. А саме це дає змогу вивчати функціональні властивості клітини при їх діяльності в бажаному, для експериментатора напрямку.

За допомогою введення мікроелектродів безпосередньо в клітину встановлено, що внутрішня сторона мембрани нервової або м'язової клітини в стані спокою має негативний заряд по відношенню до зовнішньої її поверхні.

Різницю потенціалів між зовнішньою і внутрішньою сторонами мембрани називають мембранним потенціалом. Його величина для різних збудливих структур лежить в межах 60 ... 90 мВ, а для епітеліальної тканини — 18 - 20 мВ.

Виникнення мембранного потенціалу спокою можна пояснити виходячи із властивостей мембрани — вибірково пропускати або затримувати різні іони. Клітинні мембрани в спокої добре проникні для іонів К⁺ і мало проникні для іонів N_а+ і аніонів (А-) органічних речовин. Внаслідок процесів активного транспорту іонів через мембрану концентрація іонів К⁺ в середині клітини в 30... 50 разів вища, ніж у позаклітинній рідині. Концентрація N_a+ в 10 разів, а Сl^- в 50 разів більша зовні клітини. Переважна більшість аніонів органічних молекул знаходиться в середині клітин (рис. 3). Така асиметрія концентрацій

різних іонів в середині і зовні клітини є передумовою виникнення мембранного потенціалу.

Іони К+, внаслідок їх легкої проникності через мембрану, постійно виходять із клітин, де концентрація їх висока, в позаклітинний простір. Виносячи позитивний заряд назовні, іони К+ збільшують мембранний потенціал, іони N_а+, хоч і мають меншу проникність, ніж іони К+, все ж надходять в середину клітин і

Рис. 4. Схема, що ілюструє зміну потенціалу спокою при збудженні. На осі ординат відкладено величину мембранного потенціалу (МП) в мілівольтах:

А — інверсія мембранного потенціалу,

А₁ — зміна знаку заряду на мембрані при збудженні (дужкою відмічено, збуджену ділянку), Б — характер проникності мембрани в період зростання потенціалу дії, В— характер проникності мембрани в період зменшення потенціалу дії; іони, по відношенню до яких проникність мембрани збільшена, розташовані у великому колі,

Е_о — мембранний потенціал спокою,

Е _ПД — величина потенціалу дії; а— період деполяризації; б— період реполяризації.

зменшують його. Таким чином, величина мембранного потенціалу клітини зумовлюється швидкостями проходження через мембрану іонів Nа⁺ і К⁺- Чим більше іонів К⁺ за одиницю часу виходить назовні і менше входить всередину клітин іонів Nа⁺, тим більший мембранний потенціал. Для підтримання різниці концентрації іонів, а значить, і різниці потенціалів на мембрані, мають значення не тільки пасивні дифузійні механізми, а також і активні механізми, які здатні повертати іони К⁺ в клітину проти градієнта його концентрації. Такі ж механізми існують і для активного переносу Nа+ із середини клітини на поверхню її мембрани. Якби не було цих механізмів, то уже через одну годину кількість іонів Nа+ в середині клітини збільшилась би вдвічі. Про це свідчать спеціальні розрахунки. В дійсності такого збільшення не відбувається завдяки підтриманню градієнта концентрацій Nа+ і К⁺

спеціальними механізмами активного їх переносу через мембрану. Ці механізми називають натрієвою і калієвою помпами.

Активне переміщення іонів здійснюється за рахунок енергії АТФ. При отруєнні збудливої тканини отрутами, що порушують обмін речовин, наприклад цианідами, дінітрофенолом, активний транспорт іонів припиняється і мембранний потенціал зменшується. При введенні в клітину АТФ іони Nа+ знову починають повертатися із середини клітини в оточуюче середовище, градієнт його концентрації відновлюється.

Потенціал дії.При подразненні нервових або м'язових клітин мембранний потенціал їх зменшується, оскільки мембрана їх де-поляризується, при цьому виникає хвиля збудження. Короткочасна зміна мембранного потенціалу носить назву потенціалу дії, або електричного імпульсу. Потенціал дії має характерну структуру (рис. 4). Розрізняють короткочасний пік, який складається із висхідної і низхідної частин, і слідові потенціали — позитивний і негативний. В основі виникнення потенціалу дії лежить зміна проникності мембрани для іонів Nа+ і К⁺. Під час подразнення клітини проникність Nа+ через мембрану збільшується у 20 разів, а вихід К+ назовні тільки в 9 разів. Цей факт має велике значення для виникнення потенціалу дії. Іони Nа+, проникаючи в клітину через мембрану, нейтралізують негативний внутрішній заряд , а це , в свою чергу, викликає ще більше , лавиноподібне проникнення їх в клітину і деполяризацію мембрани.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Біоелектричні явища в тканинах: будова мембран клітини, транспорт речовин через мембрану, потенціал дії та його розповсюдження.	\|	Поняття про збудливість. Рефрактерність. Лабільність.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.