А. Потенциал покоя

Мембраны, в том числе плазматические, в принципе непроницаемы для заряженных частиц. Правда, в мембране имеется Na⁺/K⁺-АТФ-аза (Na⁺/K⁺-АТФ-аза), осуществляющая активный перенос ионов Na⁺ из клетки в обмен на ионы K⁺. Этот транспорт энергозависим и сопряжён с гидролизом АТФ (АТР) (см. Транспортные процессы). За счёт работы «Na⁺, K⁺-насоса» поддерживается неравновесное распределение ионов Na⁺ и K⁺ между клеткой и окружающей средой (см. Процессы пищеварения). Поскольку расщепление одной молекулы АТФ обеспечивает перенос трёх ионов Na⁺ (из клетки) и двух ионов K⁺ (в клетку), этот транспорт электрогенен, то есть цитоплазма клетки заряжена отрицательно по отношению к внеклеточному пространству.

Электрохимический потенциал. Содержимое клетки заряжено отрицательно по отношению к внеклеточному пространству. Основная причина возникновения на мембране электрического потенциала (мембранного потенциала Δψ) — существование специфических ионных каналов. Транспорт ионов через каналы происходит по градиенту концентрации или под действием мембранного потенциала. В невозбуждённой клетке часть K⁺-каналов находится в открытом состоянии и ионы K⁺ постоянно диффундируют из нейрона в окружающую среду (по градиенту концентрации). Покидая клетку, ионы K⁺ уносят положительный заряд, что создаёт потенциал покоя, равный примерно −60 мВ. Из коэффициентов проницаемости различных ионов видно, что каналы, проницаемые для Na⁺ и Cl^-, преимущественно закрыты. Ионы фосфата и органические анионы, например белки, практически не могут проходить через мембраны. С помощью уравнения Нернста можно показать, что мембранный потенциал нервной клетки в первую очередь определяется ионами K⁺, которые вносят основной вклад в проводимость мембраны.

Ионные каналы. В мембранах нервной клетки имеются каналы, проницаемые для ионов Na⁺, K⁺, Ca²⁺ и Cl^-. Эти каналы чаще всего находятся в закрытом состоянии и открываются лишь на короткое время. Каналы подразделяются на потенциал-управляемые (или электровозбудимые), например быстрые Na⁺-каналы, и лиганд-управляемые (или хемовозбудимые), например никотиновые холинэргические рецепторы. Каналы — это интегральные мембранные белки, состоящие из многих субъединиц. В зависимости от изменения мембранного потенциала или взаимодействия с соответствующими лигандами, нейромедиаторами и нейромодуляторами (см. Медиаторы нервной системы), белки-рецепторы могут находиться в одном их двух кон-формационных состояний, что и определяет проницаемость канала («открыт» — «закрыт» — и так далее).

Статьи раздела «Потенциал покоя и потенциал действия»:

• А. Потенциал покоя
• Б. Потенциал действия

— Следущая статья   |   — Вернуться в раздел