Физиология Лекции Равновесие
|
|
|
|
Вопрос 4. Биоэлектрические явления
1. Понятие о биоэлектрических явлениях. Теория биопотенциалов Биоэлектрические явления в тканях - это разность потенциалов, которая возникает в тканях в процессе нормальной жизнедеятельности. Эти явления можно регистрировать, используя трансмембранный способ регистрации. При этом один электрод располагается на наружной поверхности клетки, другой - на внутренней.
При таком способе регистрируются:
потенциал покоя или мембранный потенциал;
потенциал действия.
Общепринятой теорией возникновения биопотенциалов является мембранно-ионная теория. Согласно ей причина возникновения разности потенциалов - неравномерное распределение ионов по обе стороны клеточной мембраны (в системе цитоплазма - кружающая среда). Авторы этой теории: В.Ю. Чаговец - 1896 г., Бернштейн 1902-1903 гг., Ходжкин, Хаксли, Кац.
2. Механизм возникновения мембранного потенциала Существует мембранно-ионная теория биопотенциала. Особенности строения и свойства мембраны объясняют неравномерное распределение ионов. Клеточная мембрана - наружная поверхность возбудимой клетки, которая является носителем двойного электрического заряда. Строение клеточной мембраны описано в 1935 г. Даниэлли и Доусоном. Толщина мембраны 7-10 нм.
Клеточная мембрана состоит из 3-х слоев: двойной слой фосфолипидов и слой белков (внутри).
Слой фосфолипидов является прерывистым, белки клеточной мембраны подвижны и свободно плавают в липидном геле. Эти белковые молекулы по-разному погружены в мембрану. Но всегда сохраняют контакт с окружающей средой с помощью полярной группы. На внутренней поверхности мембраны белков больше, чем на наружной.
Функции белков клеточной мембраны:
структурная;
рецепторная: у белков наружной поверхности клетки есть активный центр, который обладает сродством к различным веществам (гормонам, биологически активным веществам и т. д.);
ферментативная активируется под влиянием различных факторов;
транспортная - полностью погруженные в липидный гель белки образуют каналы, через которые проходят различные вещества. Обнаружены каналы для всех потенциал образующих ионов: К+, Na+, Са2+, Cl-. Каналы могут быть открыты или закрыты благодаря воротам.
Существуют 2 вида ворот:
активационные (в глубине канала);
инактивационные (на поверхности канала).
Ворота могут находиться в одном из 3-х состояний:
открытое состояние (открыты оба вида ворот);
закрытое состояние (закрыты активационные ворота);
инактивационное состояние (закрыты инактивационные ворота).
Существуют 2 вида клеточных каналов в зависимости от причины их открытия:
потенциалзависимые - открываются при изменении разности потенциалов;
потенциалнезависимые (гормонрегулируемые, рецепторрегулируемые) - открываются при взаимодействии рецепторов с веществами.
Свойства клеточной мембраны. Возникновение потенциала - результат збирательной
проницаемости мембраны.
Причины избирательной проницаемости:
механический фактор - у ионов К+ - малый диаметр, поэтому они проходят через узкие калиевые каналы. Диаметр ионов Na+ в 2 раза больше, чем у ионов К+. Поэтому в состоянии покоя ионы Na+, через узкие калиевые каналы почти не проходят;
электостатический фактор - у входа в канал есть заряд, создаваемый белковой молекулой;
конкурентный фактор - в состоянии покоя натриевые каналы блокированы ионами Са2+. В состоянии покоя клеточная мембрана хорошо проницаема для ионов К+, Cl- и почти непроницаема для ионов Na+. Таким образом на наружной поверхности клетки преобладают ионы Na+ и Cl, а внутри - ионы К+ и анионы органических соединений. Неравномерное распределение - результат сил Доммановского равновесия.
Вывод:
1) клеточная мембрана имеет каналы, через которые проходят ионы;
2) клеточная мембрана обладает избирательной проницаемостью;
3) потенциалобразующие ионы неравномерно распределены по обе стороны клеточной мембраны.