Потенциал действия и его распространение

При действии раздражителей все живые клетки находятся в возбужденном состоянии. Изменяется электрический импульс, возникает потенциал действия.Общее изменение разности потенциалов на мембране при этом определяет потенциал действия.

Потенциал действия- разность потенциалов между цитоплазмой и окружающей средой при возбуждении.

В стационарном состоянии в результате активного транспорта концентрация ионов в мембране в 36 раз выше, чем во внешней среде. Для ионов все, наоборот (с наружи 6 раз выше, чем внутри). При этом на внутренней поверхности мембраны находится отрицательный заряд. При возбуждении произойдет следующее:

Вначале увеличивается проницаемость мембраны для ионов . Открываются натриевые канали (на очень малое время 0,5-1мс) при возбуждении. Ионы натрия входят через мембрану внутрь клетки, в результате чего внутренняя поверхность мембраны меняет свой заряд с «-» на «+», происходит деполяризация мембраны. За это время изменяется и мембранный потенциал от 60 до 30 мВ (генерация импульса величиной 90 мВ).

Во время генерации импульса натриевый канал закрываются и открываются калиевый канал. Ионы калия частично выходят наружу, что приводит к восстановлению отрицательного заряда внутренней поверхности мембраны. Во время импульса проводимость мембраны увеличивается 1000 раз. За время генерации одного импульса через квадратный микрон поверхности волокна проходит по 20000 ионов натрия и калия.

Наступает рефракторный период. Мембрана не воспринимает импульс, а возвращается в основное физиологическое состояние.

Таким образом, в мембране для ионов каждого вида имеется свой канал бывающий в открытом или закрытом состоянии в зависимости от электрического потенциала мембраны. Благодаря чему происходит быстрые потоки ионов через мембраны и изменение разности потенциалов между клеткой и окружающей средой.

3. Биологические мембраны находятся под действием электрического поля, созданного за счет различных концентраций заряженных ионов ( ) по разные ее стороны. Разность потенциалов между цитоплазмой и внеклеточной средой достигает ϕ=10 мВ = 0,01 В = 10^-2 В, а толщина мембраны h = 10 нм = м. Определить: а) напряженность электрического поля в мембране; б) к чему ведет уменьшение толщины мембраны?

Решение

а) Е= ϕ/h= 10⁶ В/м.

б) даже небольшое уменьшение толщины мембраны приводит к увеличению напряженности Е и может вызвать электрический пробой, т.е. повреждение мембраны и гибель клетки. Таков механизм развития различных патологий, затрагивающих мембраны ( при перекисном окислении липидов под действием радиации, УФ - облучения, вследствие канцерогенеза и т.д.).