Биоэлектрические явления

Во второй половине XVIII в. итальянский ученый Л. Гальвани обнаружил, что мышцы ног лягушки сокращаются, если набросить на них препарированный седалищный нерв. Сам того не осознавая, ученый продемонстрировал, что нервы являются источником электричества, которое заставляет мышцы сокращаться. Однако импульс распространяется очень медленно, чтобы его можно было считать чисто электрическим явлением. Опыты Г. Гемгольца показали, что скорость распространения импульса составляет 30 м/с. Теперь мы знаем, что нервный импульс — это электрохимическая реакция.

Рассмотрим вначале электрические проявления активности нерва. Во всех клетках существует разность потенциалов по обе стороны мембраны, с отрицательным полюсом внутри и положительным снаружи (около 60 мВ). Ее называют потенциалом покоя. При любом раздражении нейрона потенциал покоя изменяется.

Согласно мембранной теории, электрические явления в нервном волокне определяются избирательной проницаемостью мембраны нервной клетки для ионов натрия и калия. Эта проницаемость регулируется разностью потенциалов по обе стороны мембраны. Аксон, по существу, представляет собой длинную цилиндрическую трубку, мембрана которой разделяет два раствора различного химического состава, но с одинаковой концентрацией ионов. В наружном растворе преобладают ионы натрия и хлора, а во внутреннем — ионы калия и различные органические вещества. В состоянии покоя ионы калия и хлора легко диффундируют через поры мембраны, но ее проницаемость для ионов натрия незначительна. Калий стремится просачиваться наружу, а натрий — внутрь аксона. Вследствие избирательной проницаемости мембраны калий выходит наружу быстрей, чем натрий проникает внутрь. Это приводит к возрастанию электроотрицательности внутриклеточной среды. Тем более, что отрицательно заряженные органические ионы не могут выходить из аксона. Достигнув определенной величины,

126

внутренний отрицательный потенциал начинает препятствовать выходу ионов калия.

Возбуждение нерва связано с мгновенным изменением его проницаемости для ионов натрия. По мере перехода натрия внутрь, мембрана деполяризуется. Потенциал изменяется в другую сторону (внутри — положительный, снаружи — отрицательный). Возникает потенциал действия. Спустя одну-две миллисекунды проницаемость для натрия снова уменьшается, и тогда калий начинает выходить наружу (реполяризация). Потенциал покоя вновь восстанавливается. Этот процесс занимает миллисекунды, а количество участвующих в нем ионов настолько мало, что невозможно обнаружить изменение их концентрации в аксоне. Накопления положительных зарядов в аксоне не происходит благодаря «натриевому насосу». Его механизм состоит в активном переносе натрия изнутри наружу против градиента концентрации за счет энергии АТФ.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >