рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Потенциал покоя и его природа

Потенциал покоя и его природа - раздел Биология, Возбуждение как биологическая реакция Термином Мембранный Потенциал Или Пп Принято Называть Трансмембранную Разност...

Термином мембранный потенциал или ПП принято называть трансмембранную разность потенциалов, существующую между цитоплазмой и окружающей средой (наружным раствором). Когда клетка находится в состоянии физиологического покоя, её внутренний потенциал электроотрицателен по отношению к наружному. У различных клеток потенциал варьирует от −50 до −90 мВ. Измерение ПП: техника внутриклеточных микроэлектродов.

Природа ПП. В состоянии физиологического покоя мембрана больше проницаема (в 25 раз) для ионов К+, чем для ионов Na+ и Cl-. Следовательно, К+ устремляется из клетки по градиенту концентрации в наружную среду. Большие органические анионы не могут пройти через мембрану и поэтому не способны сопровождать ионы К+. В этом случае каждый выходящий ион К+ будет оставлять после себя в клетке отрицательный заряд. Такое движение ионов К+ по законам диффузии будет происходить до тех пор, пока их концентрация по обе стороны мембраны не выровняется. Но разности потенциалов в этом случае ещё сформироваться не может. Подключается механизм ионного насоса, который постоянно поддерживает градиент концентрации ионов К+ и, таким образом, обеспечивает постоянное движение ионов К+ через систему ионных каналов мембраны клетки. В результате между внутренней и внешней поверхностями клетки возникает разность потенциалов, которая, если учитывать только движение ионов К+, согласно формуле Нернста равна:

Однако мембрана проницаема и для ионов Na+ и Cl-, хотя очень незначительно. Это снижает величину ПП до −80 −70 мВ.

Как это происходит, наглядно демонстрирует формула Ходжкина-Катца:

,

где учитывается не только концентрация всех потенциалобразующих ионов, но и проницаемость мембраны для них в данном состоянии клетки.

В результате всего описанного, мембрана в покое находится в состоянии статической (постоянной) поляризации, внутри клетка заряжается элеткроотрицательно по отношению к наружной поверхности мембраны.

При нанесении на клетку мышечной ткани или нервное волокно порогового раздражения мембранный потенциал начинает изменяться, что называется состоянием деполяризации, в результате которой происходит перезарядка мембраны и формирование ПД – потенциала действия, который отражает наличие в клетке или нервном волокне процесса возбуждения.

ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ И ЕГО ПРИРОДА.

Причиной возникновения потенциала действия – ПД – в нервных и мышечных волокнах является изменение ионной проницаемости их мембраны. При действии на клетку раздражителя проницаемость мембраны для ионов Na резко увеличивается (PNa в 20 раз больше, чем РК). Поэтому поток положительно заряженных ионов Na внутрь клетки начинает значительно превышать поток ионов К из клетки. Происходит это движение по механизму пассивного транспорта, выравниванию же концентрации ионов Na по обе стороны мембраны препятствует, как и в случае с ПП, работа Na,К-насоса. В результате этого происходит перезарядка мембраны – её деполяризация.

Плотность ионных каналов на поверхности мембраны:

для ионов Na 50 на 1 мкм2

для ионов К несколько меньше

Величина пор: для ионов Na → 0,8 нм

для ионов К → 0,3 нм

В результате описанных процессов возникает разность потенциалов обратного знака: внутреннее содержимое клетки становится заряженным положительно по отношению к наружной среде, иными словами, происходит реверсия мембранного потенциала до величины +30-+40 мВ.

Электрографически процесс перезарядки мембраны в условиях возбуждения представляет собой график ПД (изучали с помощью микроэлектродной техники на гигантском аксоне кальмара)

Фазы потенциала действия:

ав – местная деполяризация (локальный ответ),

вс – распространяющаяся деполяризация, восходящая часть «спайк»-потенциала,

сd – реполяризация (нисходящая часть «спайк»-потенциала),

de – следовая деполяризация (следовой отрицательный потенциал),

ef – следовая деполяризация (следовой положительный потенциал).

de и ef – открыты Воронцовым в 1926 г. Подробно изучены Гассер и Эргангер.

 

Таким образом, в состоянии возбуждения на мембране развивается:

а) деполяризация Каждое состояние мембраны имеет количественную оценку как часть ПД (мВ) и свой собственный ионный механизм
б) реполяризация
В) гиперполяризация

 

Процесс деполяризации связан с селективной проницаемостью ионных каналов для Na. Повышение проницаемости для ионов Na продолжается очень короткое время – 1 мс! Вслед за этим в клетке начинаются восстановительные процессы, приводящие к тому, что проницаемость для Na вновь уменьшается, а для К – возрастает. Это называется натриевой инактивацией.

В результате поток положительно заряженных ионов Na внутрь протоплазмы резко ослабевает, а увеличение калиевой проницаемости вызывает усиление потока положительно заряженных ионов К из протоплазмы во внешний раствор. Параллельно усиливается работа Na,К–насоса по возвращению к исходной полярности. Это приводит к реполяризации мембраны, т.е. возвращению к исходной полярности. Состояние гиперполяризацииразвивается в результате повышенной калиевой проницаемости мембраны в конце процесса возбуждения, которая возникает как «шлейф» последействия процесса возбуждения. В результате мембрана получает разность потенциалов еще большую, чем была в состоянии покоя.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Возбуждение как биологическая реакция

Возбуждение как биологическая реакция.. Мембранно ионная теория возбуждения..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Потенциал покоя и его природа

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Раздражитель
ІІ. Раздражителем живой клетки или организма в целом может быть любое изменение внешней среды или внутреннего состояния, если оно: 1) достаточно велико – имеет поро

Соответствие фаз потенциала действия электрическим состояниям мембраны
Деполяризация – происходит перезарядка мембраны сначала до нуля, а затем, так как поток ионов Na во внутрь клетки продолжается, формируется заряд на поверхности мембраны +30 мВ (АВ – местный

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги