Характеристика нейрона в покое. Мембранный потенциал покоя

Морфофункциональные свойства нейрона

Нейроны являются специализированными нервными клетками, способными генерировать потенциалы действия (ПД) на действие раздражителя. Уникальной особенностью нейронов является способность спонтанно генерировать ПД. Нейроны способны устанавливать контакты с другими нейронами и клетками органов с помощью специализированных образований – синапсов. Нейроны воспринимают, обрабатывают, кодируют, хранят и передают информацию.

Огромный фактический материал, накопленный к настоящему времени, позволяет говорить о большом разнообразии биоэлектричеких потенциалов. В основном они отличаются у разных объектов по двум параметрам: 1) амплитуде и 2) частотным характеристикам. Что касается амплитуды, то разброс величин очень высок. Если разряд электрических рыб (правда, создаваемый не одной клеткой) может достигать 800 вольт, и это достаточно для того, чтобы убить или отпугнуть мелкое животное, то, например, регистрируемые с поверхности головы человека биопотенциалы мозга (электроэнцефалограмма) имеют обычно величину порядка нескольких микровольт. Не менее вариабельны и частотные характеристики.

Потенциал действия – быстрое кратковременное изменение потенциала на небольшом участке мембраны возбудимой клетки, в результате которого наружная поверхность этого участка становится отрицательно заряженной по отношению к соседним участкам мембраны, тогда как его внутренняя поверхность становится положительно заряженной по отношению к соседним участкам мембраны.

В основе любого потенциала действия лежат следующие явления:

1. Мембрана живой клетки поляризована — её внутренняя поверхность заряжена отрицательно по отношению к внешней благодаря тому, что в растворе возле её внешней поверхности находится большее количество положительно заряженных частиц (катионов), а возле внутренней поверхности — большее количество отрицательно заряженных частиц (анионов).

2. Мембрана обладает избирательной проницаемостью — её проницаемость для различных частиц (атомов или молекул) зависит от их размеров, электрического заряда и химических свойств.

3. Мембрана возбудимой клетки способна быстро менять свою проницаемость для определённого вида катионов, вызывая переход положительного заряда с внешней стороны на внутреннюю.

Первые два свойства характерны для всех живых клеток. Третье же является особенностью клеток возбудимых тканей и причиной, по которой их мембраны способны генерировать и проводить потенциалы действия.

Клеточная мембрана является разделительным барьером между цитоплазмой и внеклеточной средой. Важнейшая функция этого барьера связана с избирательной проницаемости для ионов. Мембрана обеспечивает поддержание динамического постоянства внутриклеточной среды. Внутри клетки ионов К⁺ в 30 раз больше, чем в межклеточном пространстве. Внутриклеточные анионы представлены преимущественно остатками аминокислот и других органических анионов. В интерстиции (межклеточном пространстве) содержится примерно в 10 раз больше Na⁺, чем во внутриклеточной среде. Основной внеклеточный анион – Cl^-.

Между наружной и внутренней сторонами плазматической мембраны создается разность потенциалов – мембранны й потенциал покоя (МПП), составляющий в нейроне около –90 мВ. У клеток невозбудимых тканей на мембране также имеется разность потенциалов, разная для клеток разных тканей, но в ответ на действие раздражителя они не генерируют ПД, меняются другие их свойства.

С помощью уравнения Нернста можно рассчитать равновесный трансмембранный потенциал для K⁺, который и определяет значение потенциала покоя (ПП).

http://grants.hhp.coe.uh.edu/clayne/6397/Unit2.htm

смотреть анимации: потенциал действия, синаптическая передача

Но величина потенциала покоя нейрона точно не совпадает с E_K+, так как в создании его участвуют также ионы натрия и хлора, вернее, их равновесные потенциалы. Впоследствии было доказано, что основной вклад в создание потенциала покоя вносит выходящий калиевый ток, который осуществляется через специфические калиевые белки-каналы. В покое калиевые каналы открыты, а натриевые каналы закрыты. Ионы калия выходят из клетки по градиенту концентрации, что создает на наружной стороне мембраны избыток положительных зарядов; на внутренней стороне мембраны создается отрицательный заряд. Т.е. для достижения на мембране разности потенциалов необходимо разобщение разноименных зарядов. На участке мембраны размером 1•1•10 ^-3 мкм потенциал покоя около –90мВ создается разобщением 6 катионов и 6 анионов.

Некоторый (небольшой) вклад в создание потенциала покоя вносит также работа натрий-калиевой АТФ-азы, которая переносит ионы Na⁺ из клетки, а ионы К⁺ в клетку против градиента концентрации. Гидролизуя АТФ, АТФ-аза одновременно используют освобождающуюся энергию для переноса ионов через мембрану и создает активную компоненту мембранного потенциала.

Дата добавления: 2015-06-04