2. Механизм возникновения мембранного потенциала

Существует мембранно-ионная теория биопотенциала. Особенности строения и свойства мембраны объясняют неравномерное распределение ионов. Клеточная мембрана — наружная поверхность возбудимой клетки, которая является носителем двойного электрического заряда. Строение клеточной мембраны описано в 1935 г. Даниэлли и Доусоном. Толщина мембраны 7-10 нм.

Клеточная мембрана состоит из 3-х слоев: двойной слой фосфолипидов и слой белков (внутри).

Слой фосфолипидов является прерывистым, белки клеточной мембраны подвижны и свободно плавают в липидном геле. Эти белковые молекулы по-разному погружены в мембрану. Но всегда сохраняют контакт с окружающей средой с помощью полярной группы. На внутренней поверхности мембраны белков больше, чем на наружной.

Функции белков клеточной мембраны:

1. структурная;

2. рецепторная: у белков наружной поверхности клетки есть активный центр, который обладает сродством к различным веществам (гормонам, биологически активным веществам и т. д.);

3. ферментативная активируется под влиянием различных факторов;

4. транспортная — полностью погруженные в липидный гель белки образуют каналы, через которые проходят различные вещества.

Обнаружены каналы для всех потенциал образующих ионов: К⁺, Na⁺, Са²⁺, Cl-. Каналы могут быть открыты или закрыты благодаря воротам.

Существуют 2 вида ворот:

1. активационные (в глубине канала);

2. инактивационные (на поверхности канала).

Ворота могут находиться в одном из 3-х состояний:

1. открытое состояние (открыты оба вида ворот);

2. закрытое состояние (закрыты активационные ворота);

3. инактивационное состояние (закрыты инактивационные ворота).

Существуют 2 вида клеточных каналов в зависимости от причины их открытия:

1. потенциалзависимые — открываются при изменении разности потенциалов;

2. потенциалнезависимые (гормонрегулируемые, рецепторрегулируемые) — открываются при взаимодействии рецепторов с веществами.

Свойства клеточной мембраны. Возникновение потенциала — результат збирательной проницаемости мембраны.

Причины избирательной проницаемости:

1. механический фактор — у ионов К⁺ — малый диаметр, поэтому они проходят через узкие калиевые каналы. Диаметр ионов Na⁺ в 2 раза больше, чем у ионов К⁺. Поэтому в состоянии покоя ионы Na⁺, через узкие калиевые каналы почти не проходят;

2. электостатический фактор — у входа в канал есть заряд, создаваемый белковой молекулой;

3. конкурентный фактор — в состоянии покоя натриевые каналы блокированы ионами Са2⁺. В состоянии покоя клеточная мембрана хорошо проницаема для ионов К⁺, Cl- и почти непроницаема для ионов Na⁺. Таким образом на наружной поверхности клетки преобладают ионы Na⁺ и Cl, а внутри — ионы К⁺ и анионы органических соединений. Неравномерное распределение — результат сил Доммановского равновесия.

Вывод:

1. клеточная мембрана имеет каналы, через которые проходят ионы;

2. клеточная мембрана обладает избирательной проницаемостью;

3. потенциалобразующие ионы неравномерно распределены по обе стороны клеточной мембраны.

• 1. Понятие о биоэлектрических явлениях. Теория биопотенциалов