МПС, МПД


МЕМБРАННИЙ ПОТЕНЦІАЛ СПОКОЮ (МПС)
Фізико-хімічні механізми виникнення потенціалу спокою
Мембранний потенціал(чи потенціал спокою) - це різниця потенціалів між зовнішньою і внутрішньою поверхнею мембрани в стані відносного фізіологічного спокою. Потенціал спокою виникає в результаті двох причин:
1) неоднакового розподілу іонів по обидві сторони мембрани. Усередині клітини знаходиться найбільше іонів К та аніонів органічних речовин, зовні нього мало. Іонів Na і іонів Cl більше зовні, чим усередині. Такий розподіл іонів називається іонною асиметрією;
2) виборчій проникності мембрани для іонів. У стані спокою мембрана неоднаково проникна для різних іонів. Клітинна мембрана проникна для іонів K, малопроникна для іонів Na і непроникна для органічних речовин.
За рахунок цих двох чинників створюються умови для руху іонів. Цей рух здійснюється без витрат енергії шляхом пасивного транспорту - дифузією в результаті різниці концентрації іонів. Іони K виходять з клітини і збільшують позитивний заряд на зовнішній поверхні мембрани, іони Cl пасивно переходять всередину клітини, що призводить до збільшення позитивного заряду на зовнішній поверхні клітини. Іони Na накопичуються на зовнішній поверхні мембрани і збільшують її позитивний заряд. Органічні сполуки залишаються усередині клітини. В результаті такого руху зовнішня поверхня мембрани заряджається позитивно, а внутрішня - негативно. Внутрішня поверхня мембрани може не бути абсолютна негативно зарядженою, але вона завжди заряджена негативно по відношенню до зовнішньої. Такий стан клітинної мембрани називається станом поляризації. Рух іонів триває до тих пір, поки не урівноважиться різниця потенціалів на мембрані, тобто не настане електрохімічна рівновага. Момент рівноваги залежить від двох сил:
1) сили дифузії;
2) сили електростатичної взаємодії.
Значення електрохімічної рівноваги :
1) підтримка іонної асиметрії;
2) підтримка величини мембранного потенціалу на постійному рівні.
У виникненні мембранного потенціалу беруть участь сила дифузії (різниця концентрації іонів) і сила електростатичної взаємодії, тому мембранний потенціал називається концентраційно-електрохімічним.
Для підтримки іонної асиметрії електрохімічної рівноваги недостатньо. У клітині є інший механізм - натрій-калієвий насос. Натрій-калієвий насос - механізм забезпечення активного транспорту іонів. У клітинній мембрані є система переносників, кожен з яких зв'язує три іони Na, які знаходяться усередині клітини, і виводить їх назовні. Із зовнішнього боку переносник зв'язується з двома іонами K, що знаходяться поза клітиною, і переносить їх в цитоплазму. Енергія береться при розщеплюванні АТФ. Робота натрій-калієвого насоса забезпечує:
1) високу концентрацію іонів К усередині клітини, т. е. постійну величину потенціалу спокою;
2) низьку концентрацію іонів Na усередині клітини, т. е. зберігає нормальну осмолярність і об'єм клітини, створює базу для генерації потенціалу дії;
3) стабільний концентраційний градієнт іонів Na, сприяючи транспорту амінокислот і сахаридів.
МЕМБРАННИЙ ПОТЕНЦІАЛ ДІЇ (МПД)
1. Фізико-хімічні механізми виникнення потенціалу дії
Потенціал дії - це зрушення мембранного потенціалу, що виникає в тканині при дії порогового і надпорогового подразника, що супроводжується перезарядкою клітинної мембрани.
При дії порогового або надпорогового подразника змінюється проникність клітинної мембрани для іонів в різному ступені. Для іонів Na вона підвищується в 400-500 разів, і градієнт наростає швидко, для іонів К - в 10-15 разів, і градієнт розвивається повільно. В результаті рух іонів Na відбувається всередину клітини, іони К рухаються з клітини, що призводить до перезарядки клітинної мембрани. Зовнішня поверхня мембрани несе негативний заряд, внутрішня - позитивний.
Компоненти потенціалу дії :
1) локальна відповідь;
2) високовольтний піковий потенціал(спайк);
3) слідові коливання:
а) негативний слідовий потенціал;
б) позитивний слідовий потенціал.
Локальна відповідь.
Поки подразник не досяг на початковому етапі 50-75 % від величини порогу, проникність клітинної мембрани залишається незмінною, і електричне зрушення мембранного потенціалу пояснюється подразнюючим агентом. Досягнувши рівня 50-75 %, відкриваються активаційні ворота (m- ворота) Na- каналів, і виникає локальна відповідь.
Іони Na шляхом простої дифузії поступають в клітину без витрат енергії. Досягнувши порогової сили, мембранний потенціал знижується до критичного рівня деполяризації (приблизно 50 мВ). Критичний рівень деполяризації - ця та кількість мілівольт, на яку повинен знизитися мембранний потенціал, щоб виник лавиноподібний хід іонів Na в клітину. Якщо сила подразнення недостатня, то локальної відповіді не відбувається.
Високовольтний піковий потенціал(спайк).
Пік потенціалу дії є постійним компонентом потенціалу дії. Він складається з двох фаз:
1) висхідної частини - фази деполяризації;
2) низхідної частини - фази реполяризації.
Лавиноподібне входження іонів Na в клітину призводить до зміни потенціалу на клітинній мембрані. Чим більше іонів Na увійде в клітину, тим більшою мірою деполяризується мембрана, тим більше відкриється активаційних воріт. Поступово заряд з мембрани знімається, а потім виникає з протилежним знаком. Виникнення заряду з протилежним знаком називається інверсією потенціалу мембрани. Рух іонів Na всередину клітини триває до моменту електрохімічної рівноваги по іону Na. Амплітуда потенціалу дії не залежить від сили подразника, вона залежить від концентрації іонів Na і від міри проникності мембрани до іонів Na.
Низхідна фаза (фаза реполяризації) повертає заряд мембрани до початкового знаку. Досягши електрохімічної рівноваги по іонах Na відбувається інактивація (закриття) активаційних воріт, знижується проникність до іонів Na і зростає проникність до іонів K, натрій-калієвий насос вступає в дію і відновлює заряд клітинної мембрани. Повного відновлення мембранного потенціалу не відбувається.
Слідові потенціали
В процесі відновних реакцій на клітинній мембрані реєструються слідові потенціали - позитивний і негативний. Слідові потенціали є непостійними компонентами потенціалу дії. Негативний слідовий потенціал - слідова деполяризація в результаті підвищеної проникності мембрани до іонів Na, що гальмує процес реполяризації. Позитивний слідовий потенціал виникає при гіперполяризації клітинної мембрани в процесі відновлення клітинного заряду за рахунок виходу іонів калію і роботи натрій-калієвого насоса.

МЕМБРАННИЙ ПОТЕНЦІАЛ СПОКОЮ (МПС)
Фізико-хімічні механізми виникнення потенціалу спокою
Мембранний потенціал(чи потенціал спокою) - це різниця потенціалів між зовнішньою і внутрішньою поверхнею мембрани в стані відносного фізіологічного спокою. Потенціал спокою виникає в результаті двох причин:
1) неоднакового розподілу іонів по обидві сторони мембрани. Усередині клітини знаходиться найбільше іонів К та аніонів органічних речовин, зовні нього мало. Іонів Na і іонів Cl більше зовні, чим усередині. Такий розподіл іонів називається іонною асиметрією;
2) виборчій проникності мембрани для іонів. У стані спокою мембрана неоднаково проникна для різних іонів. Клітинна мембрана проникна для іонів K, малопроникна для іонів Na і непроникна для органічних речовин.
За рахунок цих двох чинників створюються умови для руху іонів. Цей рух здійснюється без витрат енергії шляхом пасивного транспорту - дифузією в результаті різниці концентрації іонів. Іони K виходять з клітини і збільшують позитивний заряд на зовнішній поверхні мембрани, іони Cl пасивно переходять всередину клітини, що призводить до збільшення позитивного заряду на зовнішній поверхні клітини. Іони Na накопичуються на зовнішній поверхні мембрани і збільшують її позитивний заряд. Органічні сполуки залишаються усередині клітини. В результаті такого руху зовнішня поверхня мембрани заряджається позитивно, а внутрішня - негативно. Внутрішня поверхня мембрани може не бути абсолютна негативно зарядженою, але вона завжди заряджена негативно по відношенню до зовнішньої. Такий стан клітинної мембрани називається станом поляризації. Рух іонів триває до тих пір, поки не урівноважиться різниця потенціалів на мембрані, тобто не настане електрохімічна рівновага. Момент рівноваги залежить від двох сил:
1) сили дифузії;
2) сили електростатичної взаємодії.
Значення електрохімічної рівноваги :
1) підтримка іонної асиметрії;
2) підтримка величини мембранного потенціалу на постійному рівні.
У виникненні мембранного потенціалу беруть участь сила дифузії (різниця концентрації іонів) і сила електростатичної взаємодії, тому мембранний потенціал називається концентраційно-електрохімічним.
Для підтримки іонної асиметрії електрохімічної рівноваги недостатньо. У клітині є інший механізм - натрій-калієвий насос. Натрій-калієвий насос - механізм забезпечення активного транспорту іонів. У клітинній мембрані є система переносників, кожен з яких зв'язує три іони Na, які знаходяться усередині клітини, і виводить їх назовні. Із зовнішнього боку переносник зв'язується з двома іонами K, що знаходяться поза клітиною, і переносить їх в цитоплазму. Енергія береться при розщеплюванні АТФ. Робота натрій-калієвого насоса забезпечує:
1) високу концентрацію іонів К усередині клітини, т. е. постійну величину потенціалу спокою;
2) низьку концентрацію іонів Na усередині клітини, т. е. зберігає нормальну осмолярність і об'єм клітини, створює базу для генерації потенціалу дії;
3) стабільний концентраційний градієнт іонів Na, сприяючи транспорту амінокислот і сахаридів.
МЕМБРАННИЙ ПОТЕНЦІАЛ ДІЇ (МПД)
1. Фізико-хімічні механізми виникнення потенціалу дії
Потенціал дії - це зрушення мембранного потенціалу, що виникає в тканині при дії порогового і надпорогового подразника, що супроводжується перезарядкою клітинної мембрани.
При дії порогового або надпорогового подразника змінюється проникність клітинної мембрани для іонів в різному ступені. Для іонів Na вона підвищується в 400-500 разів, і градієнт наростає швидко, для іонів К - в 10-15 разів, і градієнт розвивається повільно. В результаті рух іонів Na відбувається всередину клітини, іони К рухаються з клітини, що призводить до перезарядки клітинної мембрани. Зовнішня поверхня мембрани несе негативний заряд, внутрішня - позитивний.
Компоненти потенціалу дії :
1) локальна відповідь;
2) високовольтний піковий потенціал(спайк);
3) слідові коливання:
а) негативний слідовий потенціал;
б) позитивний слідовий потенціал.
Локальна відповідь.
Поки подразник не досяг на початковому етапі 50-75 % від величини порогу, проникність клітинної мембрани залишається незмінною, і електричне зрушення мембранного потенціалу пояснюється подразнюючим агентом. Досягнувши рівня 50-75 %, відкриваються активаційні ворота (m- ворота) Na- каналів, і виникає локальна відповідь.
Іони Na шляхом простої дифузії поступають в клітину без витрат енергії. Досягнувши порогової сили, мембранний потенціал знижується до критичного рівня деполяризації (приблизно 50 мВ). Критичний рівень деполяризації - ця та кількість мілівольт, на яку повинен знизитися мембранний потенціал, щоб виник лавиноподібний хід іонів Na в клітину. Якщо сила подразнення недостатня, то локальної відповіді не відбувається.
Високовольтний піковий потенціал(спайк).
Пік потенціалу дії є постійним компонентом потенціалу дії. Він складається з двох фаз:
1) висхідної частини - фази деполяризації;
2) низхідної частини - фази реполяризації.
Лавиноподібне входження іонів Na в клітину призводить до зміни потенціалу на клітинній мембрані. Чим більше іонів Na увійде в клітину, тим більшою мірою деполяризується мембрана, тим більше відкриється активаційних воріт. Поступово заряд з мембрани знімається, а потім виникає з протилежним знаком. Виникнення заряду з протилежним знаком називається інверсією потенціалу мембрани. Рух іонів Na всередину клітини триває до моменту електрохімічної рівноваги по іону Na. Амплітуда потенціалу дії не залежить від сили подразника, вона залежить від концентрації іонів Na і від міри проникності мембрани до іонів Na.
Низхідна фаза (фаза реполяризації) повертає заряд мембрани до початкового знаку. Досягши електрохімічної рівноваги по іонах Na відбувається інактивація (закриття) активаційних воріт, знижується проникність до іонів Na і зростає проникність до іонів K, натрій-калієвий насос вступає в дію і відновлює заряд клітинної мембрани. Повного відновлення мембранного потенціалу не відбувається.
Слідові потенціали
В процесі відновних реакцій на клітинній мембрані реєструються слідові потенціали - позитивний і негативний. Слідові потенціали є непостійними компонентами потенціалу дії. Негативний слідовий потенціал - слідова деполяризація в результаті підвищеної проникності мембрани до іонів Na, що гальмує процес реполяризації. Позитивний слідовий потенціал виникає при гіперполяризації клітинної мембрани в процесі відновлення клітинного заряду за рахунок виходу іонів калію і роботи натрій-калієвого насоса.

Приложенные файлы

  • docx 8981669
    Размер файла: 22 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий