Натрий – калиевый насос

Механизм обеспечения активного транспорта ионов.

АТФ-азная ферментативная активность.

Поддержание ионной асимметрии:

высокой концентрации ионов калия (K+) внутри клетки, т.е. постоянной величины потенциала покоя;

низкой концентрации ионов натрия (Na+) внутри клетки;

стабильного концентрационного градиента ионов натрия (Na+).

Потенциал действия

процесс, выражающийся в быстром колебании мембранного потенциала и сопровождающийся перезарядкой мембраны клетки.

В основе генерации потенциала действия лежит резкое повышение проницаемости клеточной мембраны для ионов Na+ в 400-500 раз за небольшой интервал времени.

Это приводит к её перезарядке: внутренняя поверхность заряжается электроположительно, а наружная – электроотрицательно. При этом проницаемость для К+ увеличивается менее значительно и более медленно возвращается к исходному уровню.

· ПД нерва имеет форму одиночного пика и состоит из трёх компонентов:

1. местный потенциал (локальный ответ, предспайк),

2. высоковольтный пиковый потенциал (спайк – пик),

3. следовые колебания (отрицательный и положительный следовые потенциалы).

Местный потенциал

наблюдается под влиянием подпорогового раздражителя, т.е. в то время, пока раздражитель, действующий на ткань, не достиг пороговой величины (соответствует местной форме возбуждения).

В это время происходит неспецифическое повышение проницаемости для различных ионов.

Как только сила раздражителя достигает 50-75% от порогового значения проницаемость клеточной мембраны повышается для ионов Na+.

В результате этого величина мембранного потенциала понижается, и мембрана частично деполяризуется.

Деполяризация

это снижение величины заряда клеточной мембраны.

Как только раздражитель становится пороговым по силе, деполяризация достигает критического уровня (возникает при открытии Na+-каналов);

Na+ входит в клетку;

уменьшается отрицательный заряд на внутренней поверхности мембраны;

уменьшается электрическое поле вокруг мембраны.

Степень деполяризации зависит от количества открытых каналов для Na+.

Критический уровень деполяризации (КУД) – это такое значение величины мембранного потенциала, при котором происходит максимальное открытие Na+-каналов и ионы Na+ лавинообразно поступают внутрь клетки.

При достижении критического уровня деполяризации местные колебания (локальный ответ) переходят в пик (спайк) потенциала действия (характеризует импульсную форму возбуждения).

Пик (спайк) состоит из:

восходящей части – деполяризации клеточной мембраны,

нисходящей части – реполяризации клеточной мембраны.

Реполяризация обусловлена

инактивацией Na+ проницаемости клеточной мембраны при достижения электрохимического равновесия по иону Na+;

возрастанием её К+ проницаемости;

активацией работы Na+/K+ насоса.

В результате процесса реполяризации происходит постепенное восстановление исходной разности потенциалов.

Следовые потенциалы (колебания)

В ходе фазы реполяризации (нисходящего колена спайка) полного восстановления исходной разности потенциалов не происходит, и регистрируется третий компонент потенциала действия – фаза следовых потенциалов:

Отрицательный следовой потенциал – это замедление реполяризации мембраны, обусловленное не полной инактивацией натриевых каналов и частичным поступлением ионов Na+.

Положительный следовой потенциал – это увеличение заряда на клеточной мембране, обусловленное повышенной проницаемостью калиевых каналов и избыточным выходом ионов К+ из клетки (гиперполяризация).

Следовые потенциалы отражают восстановительные процессы на поверхности клеточной мембраны.

После восстановления проницаемости для ионов Na+ и К+ величина мембранного потенциала возвращается к исходному значению.

Т.о., потенциал действия возникает при действии пороговых и сверхпороговых раздражителей, характеризует импульсную форму возбуждения и сопровождается перезарядкой клеточной мембраны.

По своей природе является равновесным натриевым концентрационно-электрохимическим потенциалом.

Амплитуда потенциала действия не зависит от силы раздражителя, а определяется концентрацией ионов во внеклеточном пространстве и количеством активных Na+-каналов.