Благодаря механизмам пассивного и активного избирательного переноса через клеточную мембрану органических и неорганических катионов (положительно заряженных ионов) и анионов (отрицательно заряженных ионов) образуется по одну сторону клеточной мембраны избыток катионов, а по другую — избыток анионов. В результате этого между внешней и внутренней поверхностями мембраны возникает разность потенциалов. Эта разность называется мембранным потенциалом. Существуют три отличающихся друг от друга проявления мембранного потенциала:

  • потенциал покоя,
  • местный потенциал,
  • потенциал действия.

Потенциал покоя. В 1838 г. Ш. Маттеучи показал, что с наружной стороны мышца заряжена положительно, а внутри — отрицательно. Позже было установлено, что это характерно для большинства клеток животных и растений. Разность потенциалов, существующая в условиях физиологического покоя, получила название мембранного потенциала покоя. Из имеющихся теории, объясняющих природу его возникновения и поддержания, наибольшее признание получила мембранная теория. Сущность ее состоит в следующем. Избирательно проницаемая (полупроницаемая) мембрана разделяет два раствора — цитоплазму, находящуюся внутри клетки, и межклеточную жидкость. При этом внутренняя поверхность мембраны соприкасается с цитоплазмой, наружная — с межклеточной жидкостью. Как уже указывалось, содержание положительно заряженных ионов калия (К+) в цитоплазме в несколько раз превосходит содержание их вне клетки, а содержание ионов натрия (Na+), напротив, вне клетки больше, чем в цитоплазме.

Известно, что если в обычном растворе находится какое-то количество катионов, то и анионов в нем должно быть столько же. Баланс ионов, необходимый для электронейтральности, восполняется неорганическими анионами, а также крупными (белки, аминокислоты и др.) органическими анионами (А-), накапливающимися в цитоплазме в процессе внутриклеточного обмена веществ. Электронейтральность по обе стороны клеточной мембраны не сохраняется. Одна из основных причин этого та, что проницаемость клеточной мембраны в условиях покоя для ионов калия достаточно высокая, а для ионов натрия — низкая. В связи с существующим концентрационным градиентом для калия какое-то количество его ионов выходит из клетки через поры мембраны на ее наружную поверхность, создавая на ней избыток положительно заряженных частиц. Крупные же молекулы органических ионов (А-), находящиеся внутри клетки, не могут пройти через мелкие поры мембраны на ее наружную поверхность. Оставшись без нейтрализующих их положительно заряженных ионов калия, они создают избыток у внутренней поверхности мембраны отрицательно заряженных частиц. В результате возникает разность потенциалов — потенциал покоя.

Возникновение и поддержание потенциала покоя представляет собою активный саморегулирующийся процесс, для обеспечения которого требуются определенные затраты энергии. При этом чем больше поляризована мембрана, тем выше этот потенциал.

Давайте вместе сделаем данный сайт лучше! Поделитесь ссылкой на этот сайт со своими одногрупниками.

2015-2021 © Биология для студентов | При использовании материалов сайта - прямая ссылка на vseobiology.ru обязательна.

^ Наверх