Возникновение в живых клетках электрических потенциалов и обусловленных ими биотоков связано с физико-химическими свойствами клеточных мембран и компонентов цитоплазмы (аминокислот, белков, ионов). Между наружной поверхностью клеточной мембраны и внутренним содержимым клетки существует всегда разность потенциалов, которая создается в силу различной концентрации ионов К+, Na+, Cl- внутри и вне клетки и различной проницаемости для них клеточной мембраны. Эта разность потенциалов называется «током покоя», или мембранным потенциалом, и составляет в среднем 60—90 мВ.

При возбуждении живой клетки происходят изменения исходного мембранного потенциала за счет изменения проницаемости мембраны и перемещения ионов. В клетках возбудимых тканей (мышечной, нервной) эти процессы могут происходить в очень короткие интервалы времени (миллисекунды) и называются «током действия». Величина его может достигать 120 мВ.

Биоэлектрические явления открыты Гальвани и Маттеуччи. В настоящее время разработаны методы, позволяющие вводить электроды в глубь отдельных клеток живой ткани и регистрировать их электрическую активность. Такие исследования показывают, что между наружной и внутренней поверхностями клеточной мембраны существует постоянная разность потенциалов, причем наружная поверхность по отношению к внутренней имеет положительный заряд. Величина такой «трансмембранной» разности потенциалов составляет несколько десятков милливольт; она обозначается как «мембранный потенциал» или «потенциал покоя». Изменения потенциала покоя при различных функциональных состояниях клетки имеют названия: «потенциалы действия», «синаптические потенциалы», «генераторные потенциалы», «секреторные потенциалы» и т. д.

Основой постоянной электрической поляризации поверхностной мембраны клетки является неравномерное распределение неорганических ионов (в первую очередь калия, натрия и хлора) между протоплазмой клетки и ее средой. В протоплазме клетки имеется значительный избыток ионов калия при сравнительно небольшом количестве ионов натрия и хлора (так называемая ионная асимметрия). В покоящемся состоянии клетки распределение ионов стационарно и поддерживается при неодинаковой проницаемости клеточной мембраны к различным ионам деятельностью активных протоплазматических механизмов, откачивающих определенные ионы из клетки или, наоборот, втягивающих их внутрь нее, — так называемый калиево-натриевый «насос», или «помпа». Подробно механизм деятельности этого «насоса» пока не выяснен, однако установлено, что он связан с источниками метаболической энергии клетки, особенно с системой расщепления макроэргических фосфорных соединений. Ионы натрия и хлора оказывают влияние на потенциал покоя лишь при низких концентрациях ионов калия вне клетки.

При возбуждении клетки изменяется ионная проницаемость ее поверхностной мембраны, вследствие чего появляются кратковременные перемещения ионов через мембрану. Эти ионные токи являются причиной изменений электрической поляризации мембраны клетки.

© 2015-2019 vseobiology.ru | При использовании материалов сайта - прямая ссылка на vseobiology.ru обязательна.

Заказать курсовую скидка 15%

^ Наверх