Потенциал покоя

Какова природа возникновения потенциала покоя Мембрана клетки выполняет роль эффективного барьера на пути ионов, и ее проницаемость различна для различных ионов (рис. 5.2). Так, она практически непроницаема для ионов натрия, но пропускает ионы калия, которые поэтому главным образом и обусловливают потенциал покоя. Концентрация ионов внутри клетки, напрнмер в гигантском аксоне кальмара, в 20 раз выше, чем снаружи (табл. 5.1). Их положительные за- [c.111]

Рис. 5.3. Взаимосвязь между потенциа., 1ом покоя нервной клетки к наружной концентрацией К" " (ммоль/л). Отклонение точек от прямой при низких концентрациях свидетельствует о том, что потенциал покоя имеет не чисто калиевую природу и что ионы Ыа+ тоже участвуют в создании потенциала Нернста.

На рис. 5.3 показано, что мембранный потенциал гигантского аксона кальмара почти полностью обусловлен равновесным потенциалом К+ если внеклеточная концентрация ионов калия меняется, то изменяется потенциал покоя в соответствии с [c.113]

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]

Неравномерное распределение ионов является причиной появления разности потенциалов между внутренней частью клетки и внешней средой, т. е. мембранного потенциала покоя. Величина потенциала покоя [c.121]

Рассмотрим химические основы возникновения и поддержания биоэлектрических потенциалов (потенциала покоя и потенциала действия). Большинство исследователей придерживаются мнения, что явления электрической поляризации клетки обусловлены неравномерным распределением ионов К и Ма по обе стороны клеточной мембраны. Мембрана обладает избирательной проницаемостью большей для ионов К и значительно меньшей для ионов Ка. Кроме того, в нервных клетках существует механизм, который поддерживает внутриклеточное содержание натрия на низком уровне вопреки градиенту концентрации. Этот механизм получил название натриевого насоса. [c.636]

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]

Мембранные явления играют значительную роль в физиологических процессах. Например, обусловленное ими неравномерное распределение ионов между внутренней частью клетки и внешней средой приводит к появлению так называемого потенциала покоя. Для большинства клеток величина потенциала покоя лежит в пределах 60—90 мВ, причем внутренний раствор заряжается отрицательно, [c.240]

Установлено, что если в покое поверхность клетки заряжена положительно по отношению к ее внутреннему содержимому, то при возбуждении соответствующий участок поверхности приобретает отрицательный потенциал. Происходит реверсия ( извращение ) разности потенциалов клеточной поверхности, причем величина потенциала действия может вдвое превышать величину потенциала покоя. Для нервов амфибий величина потенциала действия определена в 108 мв, для волокон сердечной мышцы теплокровных — в 135 мв. [c.53]

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]

Если на каком-нибудь участке мембраны проницаемость для ионов натрия увеличивается, то эти ионы устремляются внутрь клетки, нейтрализуя ее отрицательный заряд. Клеточная мембрана при этом деполяризуется. При деполяризации по поверхности мембраны распространяется затухающий электрический сигнал, аналогично тому как это имеет место при прохождении тока по коаксиальному кабелю Считают, что включение нервного импульса часто связано с локальным увеличением проницаемости мембраны для ионов натрия. В этом процессе могут играть определенную роль также и другие ионы, в частности Са +. Пассивное распространение электрических сигналов, обусловленное локальной деполяризацией мембраны, происходит, однако, только в случае очень коротких нервных клеток на длинные расстояния этим способом сигнал распространяться не может. В большинстве аксонов нервных клеток используется более эффективный способ проведения импульса, основанный на развитии потенциала действия. Потенциал действия — это импульс, проходящий вдоль аксона и специфически изменяющий за доли секунды (в нервах млекопитающих приблизительно за 0,5 мс) мембранный потенциал (рис. 5-6). Исходный отрицательный потенциал - 50—70 мВ быстро падает до нуля, затем достигает положительного значения 40—50 мВ, после чего снова устанавливается потенциал покоя. Поразительная особенность потенциала действия состоит в том, что он распространяется вдоль аксонов со скоростью 1 —100 м/с без снижения интенсивности. [c.370]

Считая электрическое поле постоянным и однородным по веек толщине мембраны, Ходжкин и Катц (1949) вывели формулу для Аг]) — потенциала покоя, рассматриваемого как диффузионный потенциал. Токи одновалентных ионов через мембрану равны [c.344]

Мы получили формулу Ходжкина — Катца. Она хорошо согласуется с опытом при больших Ск или малых с . При уменьшении к или увеличении с] величина Дтр стремится к некоторому пределу. Произведение к к ведет себя как постоянная величина увеличение потенциала покоя Дтр приводит к уменьшению коэффициента проницаемости Р . Для объяснения этих фактов построены теоретические модели, учитывающие необходимость преодоления активационных барьеров ионами, проходящими сквозь мембрану. Мы вернемся к этим вопросам в 10.6 и 11.3. [c.345]

Потенциал падает экспоненциально до уровня потенциала покоя гро. Весь ход ф(г) представляется кривой рис. 11.19. [c.377]

Суммарный ток покоя должен уравнять концентрации внутри и снаружи клетки. Когда мембрана возбуждена, скорость ионных потоков увеличивается. Для того чтобы эти потоки ингибировать, т. е. сохранить длительный постоянный потенциал покоя, пассивная диффузия катионов должна быть уравновешена активным транспортом (ионным насосом). К этому вопросу мы еще вернемся в гл. 6. [c.114]

Потенциал покоя — мембранный потенциал, существующий до (или значительно позже) стимуляции нервной клетки. [c.127]

Если потенциал покоя в результате низкой проницаемости мембраны для ионов натрия незначительно зависит от их концентрации, то потенциал действия благодаря резкому возрастанию проницаемости мембраны для ионов натрия при возбуждении заметно изменяется при увеличении концентрации ионов натрия. С повышением концентрации ионов натрия величина отрицательного мембранного потенциала при возбуждении клетки возрастает. Аналогично изменяется мембранный потенциал и при увеличении концентрации ионов лития и, можно предполагать, ионов серебра и меди, атомные радиусы которых близки. Повышение отрицательного значения мембранного потенциала с ростом концентрации электролита будет определять изменение штерновского и, соответственно, электрокинетического потенциала живой микробной клетки. [c.122]

На рис. 6.1 приведено изменение во времени натриевого тока /ыа при фиксированном потенциале в ходе замедленной деполяризации входящий ток увеличивается максимально (рис. 6.1,6) и спонтанно уменьшается пока вновь не восстановится потенциал покоя. [c.134]

В состоянии покоя аксоплазма заряжена отрицательно по отношению к внешней среде. Потенциал покоя равен примерно —80 мВ. Пороговое возбуждение имеет потенциал, равный при- [c.364]

Рис. 12.1. Кальмар и его гигантский аксон диаметром до 500 мкм [14] служили предпочтительным материалом для электрофизиологических исследований, в частности ионной основы потенциала покоя и потенциала действия и его распространения (см. также гл. 5) [14].

При действии раздражителей, в частности, электрического поля, клетки переходят в возбужденное состояние, которое сопровождается значительным возрастанием проницаемости оболочки для ионов натрия, изменением вследствие этого распределения ионов и возникновением потенциала действия. Величина потенциала действия составляет 100—130 мВ, он выше потенциала покоя и имеет отрицательный знак, что значит, что возбуждение клетки связано с перезарядкой мембраны. [c.122]

В, так как катодные ветви всех кривых почти или полностью совпадают. Потенциал покоя анодов (I/II ), примененных Эрдей-Грузом и Виком, составлял +0,384 В по отношению к 1 н каломельному электроду. В рассматриваемой области граничное натяжение может быть представлено формулой [c.182]

Существуют и другие теории возникновения биопотенциалов и биотоков, согласно которым потенциалы покоя, наблюдающиеся не только в живой, но и в убитой нагреванием или формалином клетке, обусловлены неравномерным распределением ионов калия, натрия и хлора между внешней и внутренней средой клеток (т. е. являются мембранными потенциалами) или между разными участками в одной клетке (например, между поверхностным и прилежащим к ядру слоями протоплазмы). Этот потенциал относится к меж-фазовым и возникает как следствие неодинаковой адсорбируемости протоплазмой клетки различных ионов или в связи с наличием в клетках мембран, обладающих избирательной пооницаемостью для определенных ионов, и как результат особенностей обмена веществ внутри клеток. Величина потенциала покоя для нервных волокон у амфибий составляет 70 мв для мышечных волокон сердца [c.52]

Существуют и другие. теории возиикновеиия биопотенциалов и биотоков, согласно которым потенциалы покоя, наблюдающиеся не только в живой, по н в убитой нагреванием или формалином клетке, обусловлены неравномерным распределением ионов калия, натрия и хлора между внешней и внутренней средой клеток (т. е. являются мембранными потенциалами) или между разными участками в одной клетке (иапример, между поверхностным и прилежащим к ядру слоями протоплазмы). Этот потенциал относится к межфазовым и возникает как следствие неодинаковой адсорбируе-мости протоплазмой клетки различных нонов или в связи с наличием в клетках мембран, обладающих избирательной проницаемостью для определенных ионов, и как результат особенностей обмена веществ внутри клеток. Величина потенциала покоя для нервных волокон у амфибий составляет 70 мв] для мышечных волокон сердца теплокровных животных 95 мв и т. д. Различные причины, изменяющие свойства микроструктур клетки, приводят к освобождению и диффузии ионов, т. е. к появлению в одних случаях биопотенциалов действия, в других — биопотенциалов повреждения. [c.72]

В настоящее время еще мало извесгно о химической природе проведения нервных импульсов, однако электрические характеристики этого процесса детально изучены и описаны. Если ввести в клетку через мембрану микроэлектрод, то можно измерить разность потенциалов между внешней средой и содержимым клетки. Эта разность потенциалов, получившая название потенциала покоя, достигает в нервных клетках 90 мВ. Свои-м происхождением она обязана, по-видимому, [c.369]

Как осуществляется такое напряжение, в принципе верно объяснил еще в 1912 г. Бернштейн, ученик основоположника электрофизиологии Дюбуа-Реймона. По мнению Бернштейна, клеточная мембрана электрических пластинок, филогенетически происшедших от мышечного волокна, как и клеточные мембраны мышечной ткани, должна обладать избирательной проницаемостью для ионов К+, но не для ионов Ыа+. Между более высокой концентрацией с внутренней стороны и более низкой концентрацией Ыа+ с внешней стороны пластинки возникает потенциал покоя, причем, согласно ряду напряжения, внутренняя сторона становится электроотрицательной. При раздражении, происходящем вследствие нервного нмпульса, изменяется проницаемость мембран и они начинают пропускать ионы, а следовательно, и ток. Как недавно показали измерения Ходчкина с сотрудниками, поляризация при разрядке не только доходит до точки компенсации исходной [c.463]

Опыты показывают, что в аксоплазме и К" , и Na" движутся практически свободно. Тем самым градиенты их концентраций определяются не спецификой цитоплазмы, а особыми свойствами мембраны. Потенциал покоя, т. е. разность потенциалов для невозбужденной мембраны, характеризует некоторый неравновесный стационарный процесс. [c.343]

Потенциал покоя исчезает при равенстве наружной и внутренней концентраций К . При замене в аксоплазме КС1 на Na l потенциал покоя падает до нуля. В то же время потенциал покоя мало чувствителен к концентрациям К" ", меньшим 20 мМ. Пер-фузионные опыты показывают, что потенциал покоя действительно регулируется ионами К . При замене КС1 на Na i и значительном увеличении концентрации К (до 600 мМ) создается положение, обратное нормальному, и внутренняя часть волокна заряжается положительно, а не отрицательно по отношению к внешней среде. И в самом деле, при заполнении волокна, погруженного в изотонический раствор КС1, таким же раствором [c.367]

Рассмотрим возликповение потенциала действия в однородном участке аксона. Так как на первом этапе деполяризации К-проводимость очень мала, считаем ионный ток суммой /к и тока утечки /у. Ток утечки выражается по закону Ома как разность потенциала гр и потенциала покоя гро, деленная на сопротивление мембраны [c.375]

Выяснив электрические свойства клетки в состоянии покоя, рассмотрим процессы, связанные с возбуждением мембраны. Состояние возбуждения можно определить как временное отклонение мембранного потенциала от потенциала покоя, вызванное внешним стимулом. Этот электрический или химический стимул возбуждает мембрану, изменяя ее ионную проводимость, т. е. сопротивление в контуре снижается (рис. 5.4). Возбуждение распространяется от стимулированного участка к близлежащим областям мембраны, в которых наблюдается изменение проводимости, а следовательно, и потенциала. Такое распространение (генерация) возбуждения называется импульсом. Различаются два типа импульсов потенциал действия, когда сигнал распространяется неизмененным от участка возбуждения к нервному окончанию, и локальный потенциал,. быстро уменьшающийся по мере удаления от участка возбуждения. Локальные потенциалы обнаружены в синапсах воз-буждающие постсинаптические потенциалы (е. р. з. р.) и ингибиторные постсинаптические потенциалы ( . р.з.р.)) и в сенсорных нервных окончаниях рецепторные или генераторные потенциалы). Локальные потенциалы могут суммироваться, т. е. они могут увеличиваться при последующих возбуждениях, тогда как потенциалы действия не обладают такой способностью-и возникают по принципу все или ничего . [c.115]

Если мембрана кратковременно и незначительно деполяризована (например, на 10 мВ), наблюдается слабый эффект, и после выключения деполяризуюп его тока мембранный потенциал быстро возвращается к исходному состоянию покоя. Этот процесс протекает во времени, поскольку мембрана является своеобразным конденсатором сначала заряжается, а затем разряжается. Если вызвать более интенсивную деполяризацию, например, снизив потенциал до —40 мВ, то достигается необратимый эффект (порог), после которого мембранный потенциал уже не возвращается к потенциалу покоя, вместо этого деполяризация спонтанно усиливается (рис. 5.6), и, наконец, знак мембранного потенциала меняется на противоположный, т. е. теперь он положительный внутри. Когда достигается значение около +40 мВ, процесс вновь спонтанно устремляется к исходному состоянию — происходит реполяризация. При этом мембранный потенциал проскакивает значение потенциала покоя, а затем медленно возвращается к нему. [c.117]

GABA относят к ингибиторным медиаторам членистоногих и позвоночных. Ингибирование заключается в предотвращении деполяризации постсинаптической мембраны, необходимой для появления потенциала действия, и происходит оно либо путем гиперполяризации, либо по крайней мере путем стабилизации потенциала покоя. GABA осуществляет это посредством увеличения проводимости для ионов С1 рецепторы GABA, подобно глициновым, связаны, по-видимому, с хлорными каналами (гл. 9). [c.230]

В итоге внутренняя часть клетки оказывается заряженной отрицательно относительно окружающей среды. Помещая внутрь клетки микроэлектроды, можно замерить эту разность потенциалов, которая в случае нервных клеток может достигать нескольких десятков милливольт. Она получила название потенциала покоя. Наличие такого потенциала играет важную роль при передаче нервного импульса вдоль аксонов — длинных, достигающих в отдельных случаях (у особенно крупных животных) нескольких метров в длину отростков, соединяющих нервные клетки между собой и с исполнительными клетками, например клетками мышечной ткани. Нервный импульс представляет собой перемещающийся вдоль аксона потенциал действия, возникающий в результате локального повышения проницаемости участка аксона для ионов натрия. В результате повышения проницаемости ионы натрия устремляются внутрь клетки, нейтрализуя ее отрицательный заряд, что в итоге приводит к повышению потенциала до + 40т50 мВ, после чего в течение порядка миллисекунды на этом участке аксона восстанавливается потенциал покОя. Потенциал действия может распространяться вдоль аксона со скоростью нескольких метров и даже десятков метров в секунду. [c.36]

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]

Теоретически потенциал покоя объясняется малой пропускной способностью мембраны, ограничивающей клетку, по отношению к ионам натрия, концентрация которых вне клетки значительно больше, чем внутри нее. С другой стороны, пропускная способность мембраны по отношению к ионам калия велика, так что внутри клетки находятся нреимущественно катионы калия. Нри раздражении клетки двойной электрический слой, образованный на ее мембране, частично разряжается, и значение потенциала покоя несколько уменьшается. Когда оно снижается более чем на 15—20 мв, пропускная способность мембраны по отношению к иоттям натрия ре.чко возрастает, и эти ионы устремляются внутрь клетки. При этом разность потенциалов между внутренней и внешней частью клетки продолн ает падать, а затем изменяет свой знак. Эта разность потенциалов получила название потенциала действия. После перезарядки клеточной мембраны, под действием электрического поля начинается переток ионов калия из клетки во внеклеточную жидкость. Этот поток больше, чем поток ионов натрия внутрь клетки, благодаря чему разность потенциалов в данном месте клеточной мембраны вновь достигает потенциала покоя. Однако кратковременной перезарядки мембраны достаточно для того, чтобы снизить потенциал покоя в соседних с ней участках, и там повторяется весь описанный процесс. В результате потенциал действия перемещается вдоль волокна нервной клетки, например от центральной нервной системы к мыш- [c.82]

Биологическая химия (2002) -- [ c.27 , c.36 ]

Биофизика Т.2 (1998) -- [ c.167 ]

Нейробиология Т.2 (1987) -- [ c.138 ]

Нейрохимия (1996) -- [ c.248 ]

Физиология растений Изд.3 (1988) -- [ c.438 ]

Структура и функции мембран (1988) -- [ c.51 ]

Молекулярная биология клетки Сборник задач (1994) -- [ c.61 , c.62 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология