Равновесный и стационарный мембранные потенциалы. Потенциал покоя

Опыты Л. Гальвани и А. Вольта во второй половине XVIII в. привели к пониманию того, что функционирование живых тка­ней сопровождается электрическими явлениями. В настоящее время неоспоримым является тот факт, что генерация и распрост­ранение электрических потенциалов — это важнейшее физиче­ское явление в живых клетках и тканях.

Биопотенциалом называют разность электрических потенциа­лов, образующуюся между двумя точками клеток, тканей и орга­нов в процессе их жизнедеятельности. Биопотенциалы отражают функциональное состояние клеток и тканей. Поэтому их регист­рация и анализ являются важным приемом при физиологических исследованиях и в диагностике.

Между двумя сторонами мембраны образуется разность потенциалов, которая уравновешивает кон­центрационный градиент ионов, способных к диффузии. Мембранная разность потенциалов рассчитывается по формуле Нернста:

Здесь с ₁ и с ₂ – молярные концентрации ионов по обе стороны мембраны, R — универсальная газовая постоянная, Т — термоди­намическая температура, при которой происходит диффузия, F — постоянная Фарадея, Z — заряд иона. Эту разность потенциалов называют равновесным мембранным потенциалом. Мембран­ная теория происхождения биопотенциалов была выдвинута в 1902 г. Б. Бернштейном. Действительно, в живой клетке кон­центрация ионов калия значительно больше, чем в межклеточной жидкости, и крупные органические молекулы практически не проникают через мембрану. Важным доводом в пользу представ­лений Бернштейна послужил тот факт, что рассчитанная по фор­муле Нернста разность потенциалов между наружной и внутрен­ней сторонами мембраны мышечного волокна оказалась близкой к измеренной в опытах с помощью внутриклеточного микро­электрода.

В настоящее время общепризнанной теорией, объясняющей возникновение и поддержание потенциала на клеточной мембране в состоянии физиологического покоя, является теория А. Ходжкина. Она была развита и экспериментально обоснована им в 50-х гг. XX в. Сущность ее заключается в том, что потенциал, существую­щий на мембранах невозбужденных клеток (потенциал покоя), обусловлен полупроницаемыми свойствами клеточной мембраны и неравномерным распределением ионов между клеткой и окру­жающей средой. Это распределение поддерживается механизмами активного переноса, локализованными в самой мембране.

Дата добавления: 2013-12-13