Мембраны потенциал покоя

Разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностями клеточной мембраны (трансмембранный потенциал) обычно, в том числе и у нейронов в покое, устанавливается таким образом, что внутренняя часть клетки заряжена отрицательно относительно окружающей ее среды. Этот феномен называют поляризацией мембраны. Потенциал покоя нейрона составляет примерно —70 мВ. Он поддерживается благодаря [c.281]

Пока представление о потенциале действия носило феноменологический характер, в дальнейшем необходимо рассмотреть лежащие в его основе молекулярные процессы. В гл. 6 эти вопросы обсуждаются подробно, здесь же рассмотрим лишь некоторые из них. В начале 50-х гг. английские физиологи Ходжкин и Хаксли исследовали потенциал действия и заложили основы современного понимания данного явления. Они показали, что первоначально падение потенциала (деполяризация) обусловлено утечкой ионов натрия (рис. 5.7). По достижении порогового значения ионные каналы в мембране открываются и пропускают ионы натрия. Последующая реполяризация происходит благодаря открытию специальных калиевых каналов и протока ионов калия в обратном направлении, т. е. изнутри наружу, одновременно закрываются натриевые каналы (инактивация). Из рис. 5.7 следует, что первоначально реполяризация превышает значение потенциала покоя, так как при равновесном потенциале для К+ мембрана характеризуется более высоким отрицательным зарядом, чем при потенциале покоя. Это наблюдаемое различие медленно исчезает в результате закрывания калиевого канала и восстановления натриевого потенциала покоя. Инактивация [c.117]

После достижения максимального уровня потенциала действия натриевые ворота начинают закрываться, и проницаемость мембраны для натрия снижается. Все это время натрий-калиевый насос не прекращает своей работы, в результате чего постепенно восстанавливается исходный потенциал покоя. Реполяризация приводит к снижению пика, или спайка , потенциала действия (рис. 17.4, А) до исходного уровня. Фактически мембранный потенциал снижается до более отрицательного, чем в покое, значения. Происходит гиперполяризация, обусловленная тем, что калиевые ворота закрываются чуть позже натриевых, и клетка теряет через них лишние положительные заряды (ср. ход кривых для Ка+ и К+ на рис. 17.4, Б). Однако ионы калия продолжают поступать в клетку, и постепенно восстанавливаются их трансмембранное электрохимическое равновесие и исходный потенциал покоя. [c.283]

Второй способ действия рецепторов состоит в том, что они открывают или закрывают регулируемые ионные каналы плазматической мембраны. Здесь возможны два механизма создания сигнала 1) изменение в состоянии каналов порождает небольшой и непродолжительный ток ионов, что приводит к кратковременному изменению мембранного потенциала 2) открытие каналов приводит к значительному притоку ионов в цито юль, что, в свою очередь, вызывает внутриклеточную реакцию. Первый механизм работает главным образом в электрически активных клетках, например в нейронах и мышечных волокнах. Так, большинство нейромедиаторов регулирует мембранный потенциал постсинаптической клетки, открывая или закрывая ионные каналы ее плазматической мембраны падение мембранного потенциала ниже определенного порогового уровня вызывает взрывную деполяризацию мембраны (потенциал действия), которая быстро распространяется по всей мембране постсинаптической клетки. Изменения мембранного потенциала не сопровождаются за.метными изменениями концентраций ионов в цитозоле, так что исходный сигнал, полученный постсинаптической мембраной, не превращается в истинный внутриклеточный сигнал до тех пор, пока распространяющийся потенциал действия не дойдет до нервного окончания. Плазматическая мембрана нервного окончания содержит потенциалзависимые каналы для Са " . Вызванная потенциалом действия временная деполяризация мембраны открывает эти каналы, и ионы кальция устремляются внутрь окончания вниз по своему очень электрохимическому градиенту, выполняя роль вторичного посредника, запускающего секрецию нейромедиаторов. [c.56]

Как правило, мембраны, полученные путем испарения растворителя без распада исходного раствора на фазы, обладают диффузионной проницаемостью. Для обеспечения высокой фазовой проницаемости мембран наиболее эффективным методом их получения является образование полимерных студней вследствие разделения на фазы концентрированных растворов полимеров. Поскольку в зонах флуктуаций, имеющихся в концентрированных растворах, концентрация полимера выше, чем средняя концентрация полимера в растворе, появляется градиент химического потенциала, который является движущей силой массопереноса, что приводит к диффузии полимера из области высокой концентрации в область низкой концентрации и к самопроизвольному рассасыванию флуктуаций. Пока условия такой диффузии [c.83]

Из рассказа о потенциале покоя и потенциале действия вы знаете, что для каждого иона существует свой равновесный потенциал, при котором число ионов, входящих в клетку и выходящих из клетки, становится одинаковым. В покое для ионов калия равновесный потенциал равен примерно —80 мВ при возбуждении, когда в основном открываются натриевые каналы, равновесный потенциал для натрия равен примерно +40 мВ. У постсинаптической мембраны тоже есть свой равновесный потенциал. Его величина зависит от того, какие ионы пропускает эта мембрана. Например, постсинаптическая мембрана возбуждающего синапса, каналы которой в равной мере пропускают и калий, и натрий, имеет равновесный потенциал, лежащий ровно посередине между таковыми для калия и натрия (—80 + 40)/2 = —20 мВ. А у тормозного синапса, пропускающего ионы хлора, равновесный потенциал равен примерно —80 мВ. [c.173]

Как происходит высвобождение нейромедиатора Путем изучения миниатюрных потенциалов концевых пластинок удалось установить, что высвобождение медиатора идет квантами , т. е. путем полного опорожнения каждого отдельного пузырька. Миниатюрные потенциалы представляют собой флуктуации постсинаптического потенциала, наблюдаемые при слабой стимуляции пресинаптического нейрона. Эти флуктуации соответствуют случайному высвобождению медиатора из отдельных синаптических пузырьков [42]. В нормальных условиях под влиянием сильного импульса выделяется примерно 100—200 квантов медиатора — количество, достаточное для инициирования потенциала действия в постсинаптическом нейроне. Какие химические процессы стимулируют высвобождение нейромедиатора Видимо, деполяризация мембраны синаптических окончаний вызывает быстрый ток ионов кальция в клетку [43, 44]. Временное увеличение внутриклеточной концентрации Са + стимулирует слияние мембраны синаптических пузырьков с плазматической мембраной и таким образом запускает процесс высвобождения их содержимого. Для выброса содержимого одного пузырька требуется примерно четыре нона кальция. Синаптические пузырьки покрыты оболочкой, напоминающей по структуре решетку и образованной одним белком — клатрином (мол. вес. 180 000). Каково значение этой оболочки, пока еще неясно. [c.331]

Каков механизм действия медиатора на постсинаптическую мембрану В случае ацетилхолина он состоит в деполяризации мембраны и увеличении проницаемости по отношению к ионам натрия и калия. Собственно, это, по-видимому, те же изменения мембраны, которые обусловлены возникновением потенциала действия (гл. 5, разд. Б, 3) при проведении нервного импульса. Ацетилхолин связывается со специальным рецептором, в результате чего натриевые каналы в мембране каким-то образом открываются. Из электрических органов электрического угря недавно был выделен белок большого молекулярного веса, обладающий, по полученным данным, свойствами рецептора ацетилхолина [45]. Имея мол. вес 330 ООО, этот белок представляет собой, видимо, тример из субъединиц с мол. весом =110 000, в свою очередь состоящих из 2—4 пептидов с мол. весом 34 ООО—54 ООО. Каким образом функционирует этот рецептор, пока неизвестно (гл. 5, разд. В, 5). [c.332]

Нервное волокно представляет собой сильно вытянутую трубку из студневидного вещества, заполненную солевым раствором одного состава и омываемую солевым раствором другого состава. Эти растворы содержат электрически заряженные ионы, по отношению к которым напоминающая мембрану оболочка нерва обладает избирательной проницаемостью. Из-за различия в скоростях диффузии отрицательно и положительно заряженных ионов между внутренней и наружной поверхностью нервного волокна имеется некоторая разность потенциалов. Если ее мгновенно снизить, то есть вызвать местную деполяризацию, эта деполяризация распространится на соседние участки мембраны, в результате чего по волокну побежит ее волна. Это и есть так называемый спайк-потенциал, или нервный импульс. Мембрана не может быть разряжена частично она деполяризуется полностью на всем пути или не деполяризуется совсем. Кроме того, после прохождения импульса требуется некоторое время для восстановления первоначального потенциала мембраны, причем, до тех пор пока потенциал мембраны не восстановится, нервное волокно не сможет пропустить следующего импульса. Природу возникновения нервного импульса (по закону все или ничего ) и следующего за прохождением импульса рефрактерного периода (или периода возвращения волокна в первоначальное состояние) мы рассмотрим подробнее в последней главе книги. Если возбуждение получено где-то посредине волокна, импульс должен был бы распространяться в обе стороны. Но этого обычно не происходит, так как нервная ткань сконструирована таким образом, чтобы сигнал в любой данный момент шел в каком-то определенном направлении. Для этого нервные волокна соединены между собой в нерве специальными образованиями, синапсами, пропускающими сигналы только в одном направлении. [c.117]

Процесс электролиза продолжается до тех пор, пока величина давления воздуха в окислителе 1 не станет равной величине атмосферного давления. При этом мембрана 3 возвращается в исходное положение, емкостный мост приходит в состояние равновесия и подача результирующего напряжения в цепь электролизного элемента 9 и на вход вторичного самопишущего прибора 7 прекращается. Измерение потенциала, возникающего при небалансе емкостного моста преобразователя 4, во времени определяет потребление кислорода в системе. График, наносимый на ленту вторичного прибора 7, воспроизводит процесс потребления кислорода в окислителе 1. Для непрерывного перемешивания сточной жидкости в нижней части окислителя 1 устанавливается магнитная мешалка с регулируемой скоростью. [c.218]

Как и всякое химическое равновесие, рассматриваемое пассивное равновесие является динамическим, т. е. реакция продолжает идти в обоих направлениях самопроизвольно без изменения суммарных концентраций участвующих в ней веществ. Однако в отличие от равновесия в концентрационном элементе, которое достигается только при выравнивании концентраций в обоих полуэлементах, з состоянии описанного выше пассивного равновесия концентрации растворенного вещества по обе стороны мембраны могут различаться. Это различие будет сохраняться до тех пор, пока оно не будет компенсировано различием электрических потенциалов. Согласно Адриану [10], в портняжной мышце лягушки ионы и 1 находятся в состоянии пассивного равновесия. Если же ионы аккумулируются клеткой, то можно показать, что их электрический потенциал внутри клетки выше их электрического потенциала во внеклеточной жидкости. В таком случае говорят, что над ионом совершается работа, т. е. имеет место активный транспорт. Пассивные равновесия такого рода наблюдаются в живых клетках. [c.315]

Рис. 6-59. Индукция нотенциала действия коротким электрическим импульсом (показан на верхнем графике) Импульс частично деполяризует мембрану (средний график). Сплошная линия на графике мембранного потенциала показывает возникновение потенциала действия при открывапии и последующей инактивации потенциал-зависимых Ка"-каналов. Мембранный потенциал автоматически возвращается к своему первоначальному значению — 70 мВ при закрытии Ка"-капалов благодаря непрерывному вытеканию К" через К -каналы. Возникновение второго потенциала действия невозможно до тех пор, пока Ка"-каналы (их состояния показаны внизу) не вернуггся в закрытое, но не инактивированное состояние (см. рис. 6-58). До этого мембрана остается нечувствительной к раздражению. Прерывистая линия показывает релаксацию мембранного потенциала при

Для экспериментального онределения осмотического давления необходимо использовать мембрану, проницаемую для растворителя, но не проницаемую для молекул растворенного вещества. Схема типичной экспериментальной установки приведена на рис. 50. В данном случае мембрана отделяет испытываемый раствор от ячейки, в которой находится чистый растворитель. Градиент химического потенциала заставляет растворитель переходить в раствор, вызывая поднятие уровня жидкости в капилляре до тех пор, пока гидростатическое давление не уравновесит осмотическое давление П. (Как мы уже видели, в этот момент активность растворителя в растворе будет равна его активности в стандартном состоянии, и движущая сила, обусловливающая перемещение растворителя, будет исчезать.) Тогда следует ожидать, что гидростатическое давление со временем будет экспоненциально приближаться к своему равновесному значению . [c.152]

Основу этих органов составляют столбики из плоских клеток (рис. 63, а), лежащих друг на друге, как пары медь — цинк в вольтовом столбе или как стопка монет, К одной поверхности каждой клетки (на нашем рисунке — к нижней) подходит нервное окончание. Когда орган находится в покое, обе стороны каждой клетки имеют одинаковый потенциал (ПП) и ток через орган не идет. Когда же по всем нервным волокнам одновременно приходят импульсы, постсинаптическая (нижняя на рисунке) мембрана резко повышает свою проницаемость к ионам ( электрическая дырка ) и потенциал на ней падает до нуля. Это приводит к возникновению тока, текущего через клетку (рис. 63, б). Все клетки столбика соединены последовательно и поэтому их потенциалы суммируются, как в последовательно соединенных гальванических элементах. Такое объяснение дал работе электрических органов рыб создатель мембранной теории биопотенциалов [c.247]

Все формы направленного движения и транспорта нуждаются в энергии. В большинстве случаев эта энергия используется в форме АТР. Однако для переноса белков в митохондрии требуется еще наличие электрохимического градиента на внутренней митохондриальной мембране. Этот градиент образуется в процессе транспорта электронов по мере того, как протоны откачиваются из матрикса в межмембранное пространство (см. разд. 7.1.7). Внешняя митохондриальная мембрана свободно проницаема для ионов, поэтому на ней не поддерживается никакой градиент. Электрохимический градиент на внутренней мембране используется как аккумулятор энергии для осуществления большей части синтеза АТР в клетке. Кроме того, энергия градиента расходуется для переноса внутрь митохондрии белков, несущих положительно заряженные митохондриальные сигнальные пептиды. Если добавить ионо-форы, сбрасывающие митохондриальный мембранный потенциал (см. разд. 7.2.10), этот перенос блокируется. Каким образом электрохимический градиент способствует переносу белков Ответ на этот вопрос пока не получен. [c.30]

Можно поддерживать мембранный потенциал на постоянном уровне по всей длине аксона, пропуская ток надлежащей величины через металлическую проволочку, введенную по оси аксона, и одновременно регистрируя мембранный потенциал с помощью другого внутриклеточного электрода (см. рис. 19-11). Если мембранный потенциал внезапно отклонить от уровня покоя и вызвать продолжительную деполяризацию мембраны (А), то натриевые каналы начинают быстро открываться, и это продолжается до тех пор, пока проницаемость мембраны для ионов натрия не превысит проницаемость ее для калия затем натриевые каналы спонтанно закрываются даже при неизменном мембранном потенциале. Калиевые каналы тоже открываются, но с некоторой задержкой, так что проницаемость мембраны для калия возрастает в то время, когда проницаемость для натрия уже снижается (Б) теперь эксперимент очень быстро повторить, возвратив на короткое мембранный потенциал к уровню покоя и вновь деполяризовав мембрану, то реакция мембраны будет иной в результате продолжительной деполяризации натриевые каналы инактивируются, поэтому вторичная деполяризация уже не изменяет проводимость мембраны, как это [c.299]

ДЛИНЫ дня и снижением температуры в осеннее время. Акклиматизация сопровождается многочисленными физиологическими изменениями. Нам пока еще не вполне ясно, какие именно из этих изменений ответственны за развитие холодостойкости всего вероятнее, что только определенное сочетание таких изменений придает растению способность выносить отрицательные температуры. Один из таких процессов можно сравнить с заменой воды на антифриз в радиаторе автомобиля. Антифриз используют, чтобы предотвратить образование льда, который мог бы разорвать радиатор. В растении, как и в автомобиле, есть вода, которая может замерзать и при этом в результате расширения разрывать клетки. В самом начале акклиматизации в клетках накапливаются различные растворенные вещества они снижают осмотический потенциал клеток и уменьшают вероятность их замерзания, поскольку точка замерзания клеточного сока в результате этого понижается.-При замерзании клеток главный вред наносят им образующиеся внутри кристаллы льда эти кристаллы растут, разрывают различные клеточные мембраны и, наконец, убивают клетку. Повышение концентрации растворенных веществ защищает растение, потому что оно уменьшает вероятность образования крупных кристаллов льда. При акклиматизации в клеточных мембранах также происходят некоторые изменения, делающие эти мембраны менее хрупкими при низких температурах. Возможно, это является результатом повышения степени ненасыщенности липидов мембран оно влечет за собой снижение их точки плавления, благодаря чему они при более низких температурах остаются полужидкими. [c.455]

Одной из основных функций нервной ткани является передача импульсов от одного нейрона к другому. Толчком к расшифровке взаимосвязи между энергетическим метаболизмом и этой функцией послужили работы А.Ходжкина, установившего, что необходимым условием для прохождения импульсов по нервному волокну служит неравномерное распределение ионов натрия и калия по разным сторонам клетючной мембраны. Поддержание ионной асимметрии, восстаноштение ее после прохождения нервного импульса связано со значительными энергетическими затратами прежде всего это относится к транспорту ионов натрия против градиента концентрации в момент перехода потенциала действия в потенциал поко.я. Особое значение в этом процессе принадлежит К" ", На -сти гулируемой АТФазе. [c.184]

Э.Я., обратное электроосмосу,- возникновение потенциала течения - удобно рассмотреть на примере проницаемой мембраны, разделяющей резервуары с электролитом. При наложении перепада давления Лр и течения жидкости под действием этого перепада с расходом V появляется электрич. ток через мембрану. Природа этого тока - увлечение ионов подвижной части ДЭС. Поскольку в диффузной части ДЭС имеется избьггок ионов одного знака, возникает конвективный перенос заряда по порам мембраны, т. е. через мембрану течет ток. Если к резервуарам, разделенным мембраной, не подводятся электрич. заряды, то по одну сторону мембраны будут накапливаться положит, заряды, а по другую - отрицательные. Накопление зарядов в резервуарах приводит к появлению разности потенциалов между ними и протеканию электрич. тока / во всем объеме алектролита в порах мембраны направление тока противоположно конвективному переносу зарядов. Накопление зарядов в резервуг ах и увеличение разности потенциалов между ними будет происходить до тех пор, пока не произойдет полной компенсации конвективного тока. Эгому стационарному состоянию отвечает разность потенциалов Дф , к-рая наз. потенциалом течения. [c.429]

По определению потенциал-зависимые каналы-это такие каналы, которые открываются и закрываются в ответ на изменение трансмембранного потенциала. Это наводит на мысль о каком-то простом механизме включения и выключения каналоа Но в случае натриевых каналов, ответствеиных за потенциал действия, этот механизм несколько сложнее, и существенную роль в нем играет временная задержка. Поведение канала можно исследовать с помощью описанного выше метода фиксации напряжения. Если мембранный потенциал поддерживать на уровне нормального потенциала покоя (примерно - 70 мВХ натриевый ток практически отсутствует это указывает на то, что почти все натриевые каналы закрыты. Если теперь резко сдвинуть мембранный потенциал в положительную сторону, скажем до О мВ, и удерживать клетку в таком деполяризованном состоянии, то потенциал-зависимые натриевые каналы откроются и ионы На потекут в клетку вниз по градиенту концентрации. Этот нат мевый ток достигнет максимума примерно через 0,5 мс после того, как установится новое значение потенциала. Однако уже спустя несколько миллисекунд ток падает почти до нуля, даже если мембрана остается деполяризованной (рис. 18-И). Значит, каналы открылись на какой-то момент и вновь закрылись. Закрывшись, каналы переходят в инактивированное состояние, которое явно отличается от их первоначального закрытого состояния, когда они еще были способны открыться в ответ на деполяризацию мембраны. Каналы остаются инактивированными до тех пор, пока мембранный потенциал не вернется к исходному отрицательному значению и не закончится восстановительный период длительностью в несколько миллисекунд. [c.81]

Когда клеточная мембрана, содержащая много натриевых каналов, частично деполяризуется в ответ на кратковременный стимул, некоторые каналы быстро открываются, пропуская внутрь клетки ионы Ыа . Переход положительных зарядов внутрь ведет к дальнейшей деполяризации мембраны, и в результате открывается еще больше каналов, пропускающих в клетку ионы N8 . Этот самоусиливающийся процесс продолжается до тех пор, пока мембранный потенциал, составлявший вначале -70 мВ (потенциал покоя) не дойдет до + 50 мВ (равновесный потенциал Na ). В этот момент, когда суммарная электрохимическая движущая сила для ионов N3 равна нулю, клетка могла бы перейти в новое состояние покоя, при котором все натриевые каналы постоянно открыты, если бы открытая конформация каналов была стабильной. От такого длительного электрического спазма клетку спасает автоматическая инактивация натриевых каналов, которые постепенно, один за другим, закрываются и остаются закрытыми, пока мшбранный потенциал не вернется к исходной отрицательной величине, т. е. к уровню покоя. Весь цикл от момента воздействия стимула до возвращения к состоянию покоя занимает всего лишь несколько миллисекунд или даже меньше (рис. 18-17). [c.85]

Передача электрических сигналов нервной клеткой основана на изменении мембранного потенциала в результате прохождения относительно небольшого числа ионов через мембранные каналы. Эти ионы перемещаются за счет энергии, большой запас которой создаежя благодаря работе Ыа К -АТРазного насоса, поддерживающего более низкую концентрацию N0 и более высокую концентрацию К внутри клетки по сравнению с наружной средой. В покоящемся нейроне каналы избирательной утечки К делают мембрану более проницаемой для калия, чем для других ионов, и поэтому мембранный потенциал покоя близок к равновесному потенциалу К, составляющему примерно - 70 мВ. Внезапная деполяризация мембраны изменяет ее проницаемость, так как при этом открываются потенциал-зависимые натриевые каналы. Но, если деполяризованное состояние поддерживается, эти каналы вскоре инактивируются. Под влиянием мембранного электрического поля отдельные каналы совершают резкий переход от одной из возможных конформаций к другой. Потенциал действия инициируется тогда, когда под влиянием короткого деполяризующего стимула открывается часть потенциал-зависимых натриевых каналов, что делает мембрану более проницаемой для Ыа и еще дальше смещает мембранный потенциал по направлению к равновесному натриевому потенциалу. В результате такой положительной обратной связи открывается еще больше натриевых каналов, и так продолжается до тех пор, пока не возникнет потенциал действия, подчиняющийся закону всё или ничего . Потенциал действия быстро исчезает вследствие инактивации натриевых каналов, а во многих нейронах также и открытия потенциал-зависимых калиевых каналов. Распространение потенциала действия (импульса) по нервному волокну зависит от кабельных свойств этого волокна. Когда при импульсе мембрана на некотором участке деполяризуется, ток, проходящий здесь через натриевые каналы, деполяризует соседние участки мембраны, где в свою очередь возникают потенциалы действия. Во многих аксонах позвоночных высокая скорость и эффективность проведения импульсов достигается благодаря изоляции поверхности аксона миелиновой оболочкой, оставляющей открытыми лишь небольшие участки возбудимой мембраны. [c.92]

Сланина и др. [295] предложили также автоматический восстановительный метод определения серы в органических соединениях при концентрации ее 10 " %. Пробу гидрогенизуют в широкой трубке в потоке водорода примерно при 1050°С над кварцевой ватой. Образовавшийся сероводород поглощают раствором 1 М КОН/1,5 М NH20H и тотчас же автоматически титруют 2-10 " М раствором нитрата свинца, пока не достигаешься некоторый заранее установленный потенциал ион-селективного электрода (мембрана из сульфида серебра, Орион 94-16А). Для того чтобы снизить общее время титрования до 5 —6 мин независимо от количества серы, содержащейся в анализируемом соединении, применяют специальную систему подачи титранта. [c.98]

Мембрана (ее органическая фаза) салицилатного электрода содержит 10%-ный (по объему) раствор салицилата метилтриоктиламмония, который получают многократным встряхиванием раствора хлорида метилтриоктиламмония в деканоле-1 с 0,1 М водным раствором салицилата натрия. Встряхивание проводят до тех пор, пока весь хлор не уйдет из органической фазы. Внутренний раствор сравнения содержит 0,1 М КС1 — 0.1 М салицилат калия при pH 7,0 —8,0 (водный раствор). Разделение органической и водной фаз проводится с помощью миллипоровой тефлоновой мембраны толщиной 10 мкм. Наклон калибровочной кривой салицилатного электрода равен 55 мВ/де-када при 10 " —10 г-ион/л. Равновесный потенциал достигается быстро (1 — 3 мин) и воспроизводится с точностью + 0,5 мВ при достаточно высокой концентрации салицилатов. [c.170]

Пунгор с сотр. [49] объясняет механизм возникновения потенциала на границе раздела мембрана—раствор на электродах такого типа, исходя из равновесия ионного обмена и распределения ионов между внутренней и внешней поверхностью мембраны и раствором в соответствии с теорией стеклянного электрода Никольского [2]. Используя меченые атомы, удалось показать, что ионный обмен происходит быстро. Матрица из силиконового каучука очень мало набухает в воде. Этот факт, возможно, связан с образованием гидратированного слоя на поверхности мембраны по аналогии с образованием слоя кремневой кислоты на поверхности стеклянного электрода. Однако из-за трудности получения мембран, сходных но составу, такие электроды пока еще промышленность не выпускает. [c.145]

Процесс возбуждения развивается вследствие зависимости проницаемости мембраны для ионов от мембранного потенциала. При достижении критической деполяризации, когда возрастает проницаемость мембраны для Ма , эти ионы устремляются внутрь и вызывают дальнейшую деполяризацию мембраны. Процесс продолжается до тех пор, пока потенциал не сместится до равновесного натриевого потенциала. В этих условиях потоки Ма наружу и внутрь сравниваются. Затем происходит увеличение проницаемости для К+ и ионы К начинают выходить из клетки по градиенту своего электрохимического потенциала. В этом процессе мембрана реполяризуется. Выход К+ прекраш ается, когда потенциал на мембране приблизится к равновесному калиевому потенциалу. [c.169]

Пока медиатор не подействовал на постсинаптическую мембрану, ее каналы закрыты и ток через нее не течет. Под действием медиатора открываются каналы для тех или иных ионов и они будут идти через постсинаптическую мембрану тем зффективнее, чем дальше отстоит ее потенциал от равновесного. Можно сказать, что в области постсинаптической мембраны включается источник э.д.с. величиной (Ус — 1 ), где Ус — равновесный потенциал постсинаптической мембраны, а. У — мембранный потенциал клетки в данный момент. Если мембранный потенциал равен равновесному для данного синапса, то ток через синапс не пойдет. [c.173]

Рассмотрим, что случится, если инактивировать (Ка" + К" )-АТРазу. Прежде всего произойдет небольшое быстрое падение мембранного потенциала, поскольку (Na" + К")-насос является электрогенным и в активном состоянии вносит свой вклад в мембранный потенциал (см. разд. 6.4.6). Однако выключение этого насоса не приводит к исчезповепию главного компонента потенциала покоя, основанного на механизме уравновешивания ионами калия (как описано выше) Он существует до тех пор, пока концентрация Ка" внуори клетки остается низкой, т.е. многие минуты. По поскольку плазматическая мембрана хоть и плохо, все же проницаема для ионов Ка", то Ка" будет медленно входить вну трь клетки по своему электрохимическому градиенту. Приток натрия уменьшает мембранный потенциал и. таким образом, вызывает дополнительный отток ионов к" из клетки. В это время нарушается осмотическое равповесие (см. разд. 6.4.6), но, если клетка не лопнула, со временем установится новое состояние равновесия между ионами Ка", К" и С Г. При этом мембранный потенциал будет намного ниже, чем в нормальной клетке с активным (Ка" + к" )-насосом. [c.398]

Рис. 19-11. Метод фиксации напряжения, с помощью которого изучают поведение ионных каналов, измеряя ток, протекающий через плазматическую мембран , когда мембранный потенциал поддерживается на каком-либо постоянном уровне. Используются два внутриклеточных электрода - один для контроля мембранного потенциала, а другой для введения в клетку гока определенной величины. Ток, входящий в клетку через электрод, вытекает наружу через ионные каналы в плазматической мембране на рисунке эта цепь выделена цветом. До тех пор пока мембранный потенциал имеет постоянную величину, ток 1, входящий в аксон через электрод, полностью уравновешивается суммарным током, вытекающим из клетки через всю поверхность аксона (в противном случае общий заряд внутри клетки изменился бы, что привело бы к сдвигу мембранного потенциала). Мембранный потенциал можно изменять, уменьшая или увеличивая ток. вытекающий наружу. Электронное устройство, фиксирующее напряжение, следит за мембранным потенциалом V и регулирует величину тока ] гаким образом, чтобы поддерживать V на постоянном уровне любое небольшое отклонение от заданного значения Ус автоматически приводит к изменению величины тока, благодаря чему мембранный потенциал не отклоняется от фиксированного значения У= Ус. Для того чтобы выяснить, как изменяется поведение мембранных каналов с течением времени, нужно резко переключить потенциал с одного фиксированного уровня на другой и проследить за соответствующими токами с помощью осциллоскопа. Измеряя величину тока при разных концентрациях Ма и в среде, можно вычислить, какая часть трансмембранного тока переносится теми и другими ионами, и определить вклад в этот ток N -селективных и К - селективных каналов. Метод фиксации напряжения может быть приспособлен для анализа поведения отдельных молекул, образующих ионные каналы, которые находятся в маленьких участках мембраны, закрывающих отверстие микроэлектрода в этом случае методику называют методом пэтч-клампа .

Разность потенциалов на сторонах плазматической мембраны клетки, находящейся в покое, варьирует в зависимости от организма или типа клеток от — 20 мВ до — 200 мВ. Хотя градиент всегда вносит наибольший вклад в этот потенциал, значительным эффектом обладают также и градиенты других ионов (плюс неравновесные эффекты ионных насосов). Чем более проницаема мембрана для данного иона, тем в большей степени мембранный потенциал зависит от равновесных условий для этого иона Следовательно, практически при любом измепепии пропицаемости мембраны для ионов происходит измепепие и мембранного потенциала. Это ключевой принцип, связывающий электрическую возбудимость клеток с активностью ионных каналов. [c.399]

Деполяризация плазматической мембраны мыщечной клетки открывает ворота потенциал-зависимых Ка -каиалов этой мембраны, способствуя засасыванию еще большего количества ионов Ка". Таким образом происходит усиление деполяризации мембраны. Это в свою очередь приводит к тому, что открываются следующие потенциал-зависимые Ка"-канальт и в конце концов возникает волна деполяризации (потенциал действия), которая распространяется до тех пор, пока не охватит всю мышечную мембрану. [c.405]

Потенциал действия возникает, когда мембрана мгновенно деполяризуется до уровня, превышающего определенный порог. Как уже говорилось в гл. 6, в результате такой деполяризации какого-то участка мембраны здесь откроются потенциал-зависимые натриевые каналы, что вызовет ток ионов Ка вниз по их электрохимическому градиенту следствием будет дальнейшая деполяризация мембраны, в результате чего откроется еще большее число Ка -каналов, и так далее, подобно цепной реакции, до тех пор, пока потенциал в этом участке мембраны не приблизится к натриевому равновесному потенциал (см. схему 19-1). На этом этапе происходят два события, которые возвращают потенциал мембраны к первоначальному отрицательному значению Ка -каналы спонтанно переходят в закрытое, инактивированное состояние, а потенциалзависимые К -каналы открываются. Эти калиевые каналы реагируют на изменение мембранного потенциала почти так же, как и натриевые, но менее быстро, и поэтому их иногда называют меОленными К -каналами Как только К -каналы открываются, выходящий калие- [c.298]

Вся структура нервно-мыщечного соединения приспособлена для наиболее быстрой передачи сигналов. Для этого служат миелинизированный двигательный аксон большого диаметра активные зоны в окончании аксона, где синаптические пузырьки в любой момент готовы высвободить ацетилхолин точно напротив постсинаптических рецепторов узкая синаптическая щель лиганд-зависимые каналы постсинаптической мембраны, открывающиеся сразу же после связывания нейромедиатора наконец, ацетилхолинэстераза в синаптической щели, быстро прерывающая передачу. Время задержки в синапсе между пиком пресинаптического потенциала действия и пиком постсинаптического импульса составляет около миллисекунды или меньше. Все больше данных свидетельствует о том. что в быстрых химических синапсах центральной нервной системы тоже, очевидно, используются лиганд-зависимые каналы и что в основе действия этих синапсов лежат те же структурные принципы наличие активных зон, узкая синаптическая щель, локализация рецепторов напротив участков экзоцитоза. Кроме того, быстрая передача сигналов здесь гакже, видимо, опосредуется лишь небольшой группой пейромедиаторов. Однако это обобщение пока еще не вполне достовер- [c.315]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология