ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА НЕРВНОЙ КЛЕТКИ

Мембранный потенциал (потенциал покоя)

Все живые клетки обладают способностью под влиянием раздражителей переходить из состояния физиологического покоя в состояние активности, или возбуждения. Возбуждение — это комплекс активных электрических, химических и функциональных изменений в нервной, мышечной или железистой ткани, которыми ткань отвечает на внешнее воздействие. Особо важную роль при возбуждении играют электрические процессы, обеспечивающие проведение возбуждения по волокнам и приводящие ткани в рабочее (активное) состояние. Основные закономерности возникновения и протекания процессов возбуждения будут рассмотрены на примере работы нейрона.

Как понять, что электрод попал в клетку? Для того чтобы это понять, нужно знать очень важное свойство всех клеточных структур. Это свойство заключается в том, что внутренняя поверхность клетки всегда заряжена отрицательно по отношению к внешней ее стороне. Поэтому между внешней поверхностью клетки, заряженной электроположительно по отношению к протоплазме, и внутренней стороной клеточной мембраны существует разность потенциалов, которая колеблется в пределах от 60 до 70 мВ. (По данным П. Г. Костюка, у нервной клетки эта разность колеблется в пределах от 30 до 70 мВ.) Разность потенциалов между внешней и внутренней сторонами мембраны клетки, находящейся в невозбужденном состоянии, принято называть мембранным потенциалом, или потенциалом покоя. Как только электрод прокалывает покрывающую клетку мембрану, луч осциллографа сразу отклоняется вниз от своего исходного положения и устанавливается на новом уровне, показывая этим существование разности потенциалов между поверхностью и содержимым клетки (рис. 4).

Мембранный потенциал покоя присутствует на мембране до тех пор, пока клетка жива, и исчезает только с ее гибелью. О существовании этой разности потенциалов было известно давно, только обнаруживали ее иным способом. Л. Гальвани еще в 1794 году показал, что если повредить нерв или мышцу, сделав поперечное сечение и приложив к поврежденной части и к месту повреждения электроды, соединенные с гальванометром, то гальванометр покажет ток, который всегда течет от неповрежденной части ткани к месту разреза. Это течение назвали током покоя.

Мембранный потенциал (потенциал покоя клетки)

Рис. 4. Мембранный потенциал (потенциал покоя клетки)

Как только микроэлектрод проник в тело клетки, луч осциллографа отклонился до отметки — 60 мВ. Это и есть потенциал покоя клетки, заряженной отрицательно по отношению к «положительной» внеклеточной среде. Разность потенциалов между внутренней и внешней поверхностями клеточной мембраны будет существовать до тех пор, пока клетка жива, потому что электрическая поляризация мембраны — это главное условие, обеспечивающее возбудимость клетки.

По своей физиологической сути ток покоя и мембранный потенциал покоя — это одно и то же. Просто в данном случае электрод не прокалывает ткань, а регистрирует электрический заряд через место ее повреждения. Однако, измеряя разность потенциалов таким способом, физиолог получает несколько меньшие значения — что-то около 30— 50 мВ, поскольку при повреждении часть тока не пойдет через измерительный прибор, а шунтируется (закоротится) в межклеточном пространстве и окружающей исследуемую структуру жидкости. Разность потенциалов можно рассчитать по формуле Нернста:

где R — газовая постоянная; F — число Фарадея; Т — абсолютная температура; [К+]вн и [К+]нар — концентрация калия соответственно внутри и снаружи клетки.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >