Мембранний потенціал

Мембранний потенціал спокою являє собою електричний потенціал (запас), що формується між зовнішньою поверхнею мембрани клітини і внутрішньою стороною плазматичної мембрани. Внутрішня сторона перетинки щодо зовнішньої поверхні має завжди негативний заряд. Для клітин кожного виду потенціал спокою є величиною практично постійною. Так, у теплокровних у волокнах скелетної мускулатури вона становить 90 мВ, для клітин міокарда - 80, нервових клітин - 60-70. Мембранний потенціал присутня у всіх живих клітинах.

Відповідно до сучасної теорією розглянутий електричний запас формується в результаті активного і пасивного пересування іонів.

Пасивне рух відбувається за градієнтом концентрації, для нього не потрібно витрат енергії. Мембрана клітин в стані спокою має більшу проникністю для іонів калію. У цитоплазмі нервових і м`язових клітин їх (іонів калію) присутній у тридцять-п`ятдесят разів більше, ніж в міжклітинної рідини. У цитоплазмі іони знаходяться у вільному вигляді і дифундують, відповідно до градієнтом концентрації, в позаклітинне рідина крізь мембрану. У міжклітинної рідини вони утримуються внутрішньоклітинними аніонами на зовнішній поверхні перетинки.

У внутрішньоклітинному просторі містяться в основному аніони піровиноградної, оцтової, аспарагінової та інших органічних кислот. Неорганічні ж кислоти містяться у відносно невеликій кількості. Крізь мембрану аніони проникати не можуть. Вони залишаються в клітині. Розташовуються аніони на внутрішній стороні мембрани.

У зв`язку з тим, що у аніонів заряд негативний, а в катіонів - позитивний, зовнішня поверхня перетинки має заряд позитивний, а внутрішня - негативний.

В позаклітинній рідині іонів натрію у вісім-десять разів більше, ніж в клітці. Їх проникність незначна. Проте за рахунок проникнення іонів натрію в деякій мірі зменшується мембранний потенціал. При цьому має місце і дифузія іонів хлору всередину клітини. Зміст цих іонів в п`ятнадцять-тридцять разів вище в позаклітинних рідинах. За рахунок їх проникнення мембранний потенціал дещо зростає. Крім того, в перетинці існує і особливий молекулярний механізм. Він забезпечує активне просування іонів калію і натрію в бік підвищеної концентрації. Таким чином підтримується іонна асиметрія.

Активне пересування іонів є результатом функціонування калій-натрієвої "помпи" (насоса). Активне переміщення з клітки іонів натрію обумовлено проникненням у клітину іонів калію. У зв`язаному насосі транспорт здійснюється переносниками, які, в свою чергу, переносяться за допомогою метаболічної енергії при розпаді АТФ. Завдяки енергії гідролізу молекули АТФ 2 іона калію проникають всередину клітини, а 3 іона натрію транспортуються назовні.

У стані спокою у волокнах мускулатури для забезпечення функціонування іонних насосів витрачається до двадцяти відсотків клітинних енергетичних ресурсів.

Під впливом ферменту аденозінтріфосфатази відбувається розщеплення АТФ. Отруєння нервових волокон ціанідами, монойодацетатом, Дінітрофенол та іншими речовинами, у тому числі припиняють процеси синтезу і гліколізу АТФ, провокує його (АТФ) зниження в цитоплазмі і припинення функціонування "помпи".

Перетинка проникна також і для іонів хлору (особливо у волокнах мускулатури). У клітинах, що володіють високою проникністю, іони калію і хлору в рівній мірі формують мембранний спокій. При цьому в інших клітинах внесок останніх у зазначений процес незначний.