Взаимодействие биопотенциалов
Местные потенциалы и ПД переходят друг в друга.
Например, под действием раздражителя в тактильном рецепторе возникает местный потенциал, величина которого тем больше, чем выше сила раздражителя. Когда величина местного потенциала превышает пороговый уровень, то возникает ПД, распространяющийся от рецепторов по нервному волокну. Если местный потенциал достаточно велик и будет долго превышать пороговый уровень, то возникнет несколько ПД.
Регистрация биопотенциалов
Биопотенциалы – это разность потенциалов между наружной и внутренней сторонами клеточных мембран.
Чтобы измерить эту разность потенциалов, используют два электрода, расположенных по разные стороны мембраны. Один из них – микролектрод – вводят в клетку, а второй помещают во внеклеточную среду. Микроэлектрод – тончайший стеклянный капилляр с диаметром кончика до 1мкм и настолько тонок, что практически не повреждает мембраны. При этом методе регистрируется МП.
Через усилитель биопотенциалов электроды проводят к осциллографу. Если под микроскопом с помощью микроманипулятора микроэлектрод внести внутрь нервной клетки (или мышечного волокна), то в момент прокола осциллограф покажет разность потенциалов – МП (мембранный потенциал) или ПП (потенциал покоя).
Мембранный потенциал – это разность потенциалов между внутренней и наружной сторонами клеточных мембран, взятой со знаком внутренней поверхности (-60-90 мВольт).
Детальное знакомство со строением и функциями биологических мембран даётся в курсах гистологии, биофизики. С точки зрения физиологии важны следующие детали: всякая плазматическая мембрана имеет два слоя фосфолипидов.
Одним из основных свойств мембраны является полупроницаемость, то есть некоторые соединения могут проникать через нее, а другие нет. Если бы мембраны были непроходимым барьером, то питательные вещества не могли бы поступать в клетку, а продукты жизнедеятельности удаляться из нее. При полной проницаемости было бы невозможным накопление необходимых основном в клетке веществ.
Липидный бислой непроницаем для заряженных частиц. Поэтому ионы могут диффундировать сквозь мембрану через ионные каналы.
Механизмы возникновения биопотенциалов
Они создаются в основном в результате простой диффузии, то есть пассивного транспорта. Направление и интенсивность этой диффузии зависят от движущих сил и проницаемости мембраны для иона.
Есть две движущие силы ионов: концентрационный и электрический градиент (электрохимический градиент). Из этих сил складывается суммарная движущая сила для перехода того или иного иона через мембрану.
Проницаемость мембраны зависит от количества открытых в данный момент каналов. Одни из них открыты всегда (безворотные каналы, каналы утечки), другие – это каналы с воротами.
Все виды каналов обладают избирательной проницаемостью – то есть, пропускают какой-либо один в основном ион.
Современная
теория о природе возбуждения имеет
представление о том, что в самой мембране
есть электрически
(для ионов
) и химически
(для
ионов
) управляемые каналы и ионные насосы.
Рассмотрим быстрые Na–ые каналы.
Они обладают двумя воротами: наружными (активационными) и внутренними (инактивационными). Эти каналы обладают времязависимостью и потенциалзависимостью.
Каналы имеют 3 состояния: состояние покоя, натриевая активация и натриевая инактивация.
В состоянии покоя - активационные ворота закрыты, а инактивационные – открыты.
Если даем деполяризующий ток, то срабатывают те и другие ворота, но у них разная времязависимость. Верхние срабатывают мгновенно, а у нижних – позже.
Активация - активационные ворота открываются, а инактивационные – также еще открыты.
Инактивация - активационные ворота открыты, а инактивационные ворота закрываются.
Затем надо подождать, когда канал приме исходное состояние.
Таким образом, мы можем сказать, что натриевые каналы могут находиться в трех состояниях, но только в состоянии натриевой активации ворота открыты, где канал пропускает ионы.
Теперь рассмотрим электрогенез одиночного цикла возбуждения.