logo
shpory_1

Вопрос 54

Ионная природа потенциала покоя

Поверхностная мембрана клетки не одинаково проницаема для разных ионов. Кроме того, концентрация каких-либо определенных ионов различна по разные стороны мембраны, внутри клетки поддерживается наиболее благоприятный состав ионов. Эти факторы приводят к появлению в нормально функционирующей клетке разности потенциалов между цитоплазмой и окружающей средой (потенциал покоя).

Основной вклад в создание и поддержание потенциала покоя вносят ионы Na+, K+, Cl-. Суммарная плотность потока этих ионов равна: J=JNa +JK-JCl

В стационарном состоянии суммарная плотность потока равна нулю, т.е. число различных ионов, проходящих в единицу времени через мембрану внутрь клетки, равно числу выходящих из клетки через мембрану: J=0.

уравнение Нернста для равновесного состояния. При этом следует пренебречь проницаемостями всех ионов, кроме ионов одного сорта. Тогда, напр., для ионов K+: φM=-RT/F * ln [K+]i/[K+]0.

55. Механизм генерации и распространения потенциала действия. Особенности распространения потенциала действия по немиелинизированным и миелинизированным волокнам. Механизм действия местных анестетиков.

При возбуждении нервных клеток, клеток мышцы и даже клеток водорослей между внутриклеточной средой и окружающим раствором возникает изменение мембранного потенциала, напоминающее затухающее колебание и называемое потенциалом действия. Объяснить потенциал действия можно только резким возрастанием равновесного потенциала натрия ( РNa). Возвращение потенциала к отрицательным значениям означает снижение РNaи одновременное увеличение РK. После деполяризации мембраны постепенно открываются каналы (поры) в мембране для ионов натрия. В покоящем нервном волокне натриевые каналы закрыты «воротами» ( активационные). Деполяризация мембраны приводит к открыванию ворот и усилению ионного тока. Однако затем начинают закрываться инактивационные ворота. Возвращение мембранного потенциала покоя сопровождается закрыванием ворот, но мембрана остается невосприимчивой к следующей деполяризации (возбуждению), т.к. инактивационные ворота некоторые время остаются закрытыми (рефрактерный период).

В миелинизированных нервных волокнах потенциал действия возникает в перехватах Ранвье, а затем передается от одного перехвата к другому электрическим путем. В безмиелиновых нервных волокнах каждый участок волокна, воспринимая электрический сигнал от соседних участков нерва, генерирует потенциал действия, который распространяется дальше. Возбуждение нерва приводит к деполяризации нервной мембраны: внутриклеточный потенциал увеличивается по сравнению с потенциалом покоя на некоторую величину V( при x=0, V=V0). Под действием разности потенциалов между участком в области возбуждения и соседним невозбужденным участком в аксоплазме начинает протекать ток. Процесс возбуждения (возникновение ионных токов через мембрану) описывается уравнениями Ходжкина и Хаксли. Распространение потенциала по нервному волокну описывается телеграфным уравнением. V (x) = V0e-xл .

Многие соединения, действующие на нервную систему, влияют на работу ионных каналов. Анестетики – блокаторы каналов натрия. Молекулы местных анестетиков, проникая в область натриевого канала путем диффузии через водную фазу или липидный слой, связываются с рецепторной группой, расположенной в глубине внутреннего устья, и перекрывают просвет канала. Нервное волокно, в котором блокированы натриевые каналы, естественно, теряют возбудимость.