КАК В КЛЕТКЕ ВОЗНИКАЕТ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ

Следует указать, что Д. Н. Насонов и В. Я- Александров (1944 г.) выдвинули теорию возникновения биоэлектрических потенциалов. Они считают, что в покое электролиты внутри клеток избирательно связываются белками, в результате возникает межфазовая разность потенциалов между протоплазмой и водным раствором электролита (потенциал покоя). При возбуждении или повреждении клетки фазовые свойства белков протоплазмы изменяются, распределение ионов становится другим и соответственно меняется потенциал (возникает потенциал действия или повреждения). Однако эта теория имеет ряд недостатков, в частности она не учитывает наличие на поверхности клеток мембранных потенциалов, отождествляет механизм действия возбуждения и повреждения и т. п. [c.52]

Нейроны, как и все живые клетки, обладают свойством электрической полярности за счет работы (На ,К )-насоса внутренняя поверхность мембраны нейрона заряжена отрицательно относительно ее наружной поверхности. В результате устанавливается динамическое равновесие, при котором электрохимический трансмембранный градиент равен нулю, а распределение зарядов неравномерно на внутренней поверхности мембраны образуется избыток отрицательных зарядов, снаружи — избыток положительных, т. е. возникает транс мембранная разность электрических потенциалов — потенциал покоя, величина которого составляет 60 — 70 мВ. Присоединение нейромедиатора открывает мембранные каналы, что позволяет ионам Ка беспрепятственно и в больших количествах проникать внутрь клетки. В результате всего за 0,001 с внутренняя поверхность нейрона оказывается заряженной положительно. Это кратковременное состояние перезарядки нейрона называется потенциалом действия, или нервным импульсом (рис. 16.3). Потенциал действия достигает 50—170 мВ таким образом, общая амплитуда изменения потенциала от значения в состоянии покоя до максимального значения при раздражении нерва составляет примерно 100—150 мВ. В форме потока ионов Ка" деполяризация распространяется вдоль аксона как волна активности. По мере распространения волны деполяризации участки аксона претерпевают также последовательную реверсию. [c.460]

Существуют три различных способа, с помощью которых может быть создан истинный мембранный потенциал (т. е. трансмембранная разность электрических потенциалов). Во-первых, он может возникать при работе электрогенных ионных помп, как это происходит в сопрягающих мембранах. Во-вторых, если по одну сторону мембраны добавить соль, катион и анион которой с разной скоростью проникают через мембрану, то благодаря именно этой разности скоростей возникает диффузионный потенциал. Диффузионный потенциал можно создать на сопрягающей мембране, например добавив К" в присутствии валиномицина (рис. 4.7). На сопрягающих мембранах органелл диффузионные потенциалы быстро рассеиваются благодаря движению противоионов-. В случае плазматической мембраны эукариотической клетки, где транспортные процессы в основном происходят медленно, такие потенциалы могут существовать часами. [c.61]

Биоэлектрическим потенциалом называют разность потенциала, возникающего в тканях животного и растения. Опытами Гальвани (1791) было доказано возникновение электрических явлений в мышцах и нервах лягушек. На их основе впервые была высказана идея о существовании так называемого животного электричества. Исследование электрических явлений в тканях животных и растений продолжалось в XIX в. и особенно активно проводится в XX в. как в СССР, так и за рубежом. До недавнего времени считалось, что токи в организме возникают вследствие повреждения клетки поврежденный участок приобретает отрицательный потенциал по отношению к неповрежденному. В настоящее время доказано возникновение разности потенциала и между участками неповрежденной ткани. Разность потенциалов в клетках животных организмов достигает 0,05—0,1 в. Такая же разность потенциалов обнаружена у одноклеточных животных и в растительных клетках. [c.169]

Диффузионные потенциалы могут возникать и в биологических объектах при повреждении, например, оболочек клеток. При этом нарушается избирательность их проницаемости и электролиты начинают диффундировать в клетку или из нее — в зависимости от разности концентраций. В результате диффузии электролитов возникает так называемый потенциал повреждения, который может достигать величин порядка 30—40 милливольт. Приче.м поврежденная ткань заряжается отрицательно по отношению к неповрежденной. [c.233]

Диффузионные потенциалы возникают и в биологических объектах при повреждении поверхностного слоя (или оболочек) клеток нарушается избирательность их проницаемости и электролиты начинают диффундировать в клетку или из нее в зависимости от разности концентраций. При этом возникает потенциал повреждения, диффузионный по своей сущности. Величина его может достигать 30—40 мв. Постепенно, с завершением процесса диффузии, потенциал снижается до нуля (обычно в течение 1 ч). Как правило, поврежденная ткань заряжается отрицательно по отношению к неповрежденной. [c.70]

Д. Н. Насонов и В. Я. Александров (1944) выдвинули теорию возникновения биоэлектрических потенциалов. Они считают, что в покое электролиты внутри клеток избирательно связываются белками, в результате возникает межфазовая разность потенциалов между протоплазмой и водным раствором электролита (потенциал покоя). При возбуждении или повреждении клетки фазовые свойства белков протоплазмы изменяются, распределение ионов становится другим и соответственно меняется потенциал (возни- [c.71]

Теперь рассмотрим, как эти клетки генерируют нервные импульсы. В принципе нервные импульсы возникают при изменении проницаемости мембраны нервных клеток для К+ и Ка+, что приводит к изменению разности потенциалов на мембране и к появлению так называемого потенциала действия. [c.282]

И все же какая-то фотоэлектрическая активность присуща и зрительному родопсину. Еш.е в 1 4 году К Браун и М. Мураками описали очень быстрый двухфазный сдвиг разности потенциалов на мембране фоторецепторной клетки сетчатки при включении света. Пер-"вая фаза возникала за время короче микросекунды и, могла быть связана только с самым первым участником фоторецепторной системы, то есть с родопсином. Вторая фаза развивалась в миллисекундной шкале. Она была направлена противоположно первой фазе. Физиологи не придали большого значения эффекту (он был назван ранним рецепторным потенциалом, сокращенно РРП) вследствие его малой амплитуды даже при мощном освещении величин а. потенциал а не превышала двух-трех милливольт. [c.139]

Потенциал действия возникает благодаря другому каналу-потенциалзависимому Na -каналу. При возбуждении мембраны этот канал открывается, что позволяет ионам Na войти в клетку. Величина результирующего мембранного потенциала определяется разностью концентраций Na по две стороны мембраны. Поток ионов Na , входящий в клетку, приводит к снижению мембранного потенциала на данном участке мембраны, что вызывает открывание соседних с ним каналов для Na и одновременно распространение потенциала действия от участка первоначальной стимуляции. [c.324]

Б. Как и ожидалось, замена хлорида натрия хлоридом холина приводит к исчезновению потенциала действия, так как последний обусловлен работой особых каналов для Na . Как показывают приведенные выше расчеты, разность концентраций Na через мембрану определяет величину потенциала действия, который возникает в результате входа Na в клетку. Таким образом, если концентрация Na снаружи клетки снижается до половины от нормальной величины, то, согласно расчету, должен уменьшиться вдвое и мембранный потенциал. Измерения потенциала действия для разных смесей хлорида холина и хлорида натрия подтверждают эти ожидания. [c.324]

Мембранный потенциал — разность потенциалов между внутренней и наружной сторонами мембраны клетки, возника-юшая вследствие неравномерного распределения ионов. [c.127]

Рпс. И. Возникновение разности потенциалов на полупроницаемой мембране А — раствор с низкой концентрацией ионов (наружная среда), Б — полупроницаемая мембрана, пропускающая полоши-аельные ионы калия, но не пропускающая анионы, В — раствор с высокой концентрацией ионов внутри клетки, а — Исходное состояние до возникновения разности потенциалов внутри ионов калия (черные точки) много, снаружи (раствор А) — мало, но и там, и там заряды ионов калия компенсируются отрицательными зарядами анионов, б — Конечное состояние динамического равновесия часть ионов калия проникла через полупроницаемую мембрану, снаружи положительных зарядов стало больше, чем отрицательных, внутри — наоборот. Анионы тянут убежавшие ионы калия назад, в результате потоки ионов калия через мембрану в ту и в другую сторону становятся равными. Возник нернстовский потенциал [c.60]

Пусть теперь внутри клетки имеется много свободных ионов какого-то элемента, например калия, а снаружи таких ионов нет или их гораздо меньше. Пусть клеточная мембрана пропускает только ионы и не пропускает никаких других ионов. Тогда ионы начнут выходить из клетки, где их много, наружу (двигаться по градиенту концентрации, диффундировать — все эти слова означают одно и то же). Вместе с ними будет выноситься наружу их положительный заряд. Внутрь через мембрану будет проходить мало ионов, так как снаружи мало калия. В реэультате на клеточной мембране будет возникать разность потенциалов снаружи клетки — плюс , а внутри — минус (рис. И). Эта разность потенциалов будет тормозить движение новых положительных заряженных ионов калия наружу и увеличивать поток этих ионов внутрь. Когда потоки ионов наружу и внутрь сравняются, установится динамическое равновесие и на мембране будет поддерживаться постоянная разность потенциалов. Это и есть потенциал покоя (ПП). Его величина описывается формулой Нернста (3.2). [c.61]

Как потенциал действия, так и мембранный ток существуют не в отдельной точке, а на определенном участке мембраны. Вследствие того что возникает разность потенциалов между этим участком и окружающими проводящими областями, начинают течь токи, которые деполяризуют соседние области мембраны, и это приводит к распространению импульса возбуждения (потенциала действия) по клетке. Таким образом, мембранные токи, соответствующие потенциалу действия, осуществляют электрическую стимуляцию соседних участков мембраны. Если клетки ткани связаны между собой по типу электрического синцития (как, например, в миокарде), т.е. между их внутриклеточными областями имеются контакты с малым сопротивлением, то стимулирующее действие мембранного тока распространяется и на соседние клетки, приводя к непрерывному процессу охвата возбуждением всей ткани. При другом типе соединения между клетками — синаптическом (например, в нервной ткани) передача возбуждения на соседнюю клетку происходит благодаря тому, что возбужденная клетка в области контакта с соседней клеткой - в синапсе - воздействует определенными химическими веществами (медиаторами) на мембрану соседней клетки, вызьшая избирательное изменение ее проницаемости для разных ионов. Это порождает изменение ионных потоков через мембрану, ее деполяризацию и развитие потенциала действия. Наряду с таким возбуждающим синаптическим воздействием возможно и тор- [c.9]

Не так давно физиологи и ученые нового направления — биофизики — установили, что двойной электрический слой возникает, оказывается, не только на границе между электродом, сделанным нашими руками, и каким-либо раствором, но он есть в мышечных и нервных волокнах, составляющих живую ткань. Специальными микроэлектродами можно измерить разность потенциалов между внутренней и внешней частью нервной или мышечной клетки. Установлено, что она составляет примерно 60— 100 мв, причем внутренняя часть клетки по сравнению с околоклеточной жидкостью заряжена отрицательно. Этй разность потенциалов носит название потенциала покоят [c.82]

Потенциал действия возникает в результат внезапного кратковременного открывания натриевых ворот. Это происходит в ответ на сигнал, приводящий к пороговой деполяризации мембраны аксона, т. е. к уменьшению его трансмембранной разности потенциалов на небольшую, но достаточную для данной реакции величину. Опфывание ворот увеличивает проницаемость мембраны для ионов натрия, и они псютупают в клетку путем диффузии. Это увеличивает в ней количество положительных ионов, т. е. приводит к еще большей деполяризации трансмембранный потенциал меняется с отрицательного до нулевого (полностью деполяризованное состояние), а затем становится положительным. Поскольку натриевые ворота чувствительны к деполяризации, в ходе нее их открывается все больше. Это в свою очередь усиливает поступление в клетку натрия и ведет к дальней- [c.282]

Сдвиги в ионных потоках в клетках тех или иных тканей и органов, вызванные внешними или внутренними факторами, приводят к изменению величины мембранного потенциала (МП) в этих клетках и к возникновению или изменению разности потенциалов между этим участком и другими частями растительного организма. Растущая верхушка харовых водорослей, шляпка гриба, развивающаяся верхушечная почка высшего растения по отношению к более базальным участкам обычно заряжены положительно центр стебля электроположителен по сравнению с наружной поверхностью, верхушка колеоптиля отрицательна относительно его o нoвa шя. У корней проростков кончик (1,5 мм) и корневые волоски заряжены положительно. Надземная часть в большинстве случаев электропозитивна относительно корня. Между этими участками возникает ток порядка 0,1—0,4 мкА. [c.49]

Способность клеток и тканей отвечать на раздражение называете возбудимостью. Возбуждение — это сложная биологическая реакция, проявляющаяся в изменении физического, физико-химического и функционального состояния клеток. Меняется вязкость и химический состав протоплазмы. Связано это в первую очередь с изменением электрического состояния клеточной мембраны. В состоянии покоя внутренняя поверхность мембраны заряжена отрицательно по отношению к наружной-. Причина такой разности потенциалов объясняется неравенством концентрации ионов внутри клетки и окружающей среды. В цитоплазме ионы калия преобладают над ионами натрия, в тканевой жидкости — наоборот. В состоянии возбуждения изменяется проницаемость клеточной мембраны она начинает пропускать внутрь клетки положительно заряженные ионы натрия. Это приводит к изменению электрических потенциало между цитоплазмой и внешней средой. Возникают электрические биотоки. Исследование их лежит в основе электрофизиологических методов-диагностики. К ним относятся, например, электрокардиография — получение электрокардиограммы, т. е. записей электрических потенциалов,, возникающих в сердечной мышце электроэнцефалография — регистрация электрических потенциалов головного мозга электромиография — записи биотоков в скелетных мышцах и т. д. [c.78]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология