Происхождение потенциала покоя и потенциала действия

Установлено, что в основе биоэлектрических явлений лежат физико-химические процессы. Результат этих процессов — различие концентраций ионов №⁺, К⁺ и С1~ в цитоплазме клетки и окружа­ющей её среде, обусловленное неодинаковой проницаемостью кле­точной мембраны для указанных ионов. Так, в цитоплазме нервных и мышечных клеток концентрация ионов К⁺ больше, а ионов №⁺ и С1~ меньше, чем во внеклеточной жидкости. Кроме того, в состав цитоплазмы клетки входят отсутствующие во внеклеточной среде органические анионы (крупномолекулярные соединения, несущие положительный заряд).

Предполагают, что в клеточной мембране для каждого иона су­ществуют специальные каналы. В состоянии покоя мембрана об­ладает повышенной проницаемостью для ионов К⁺, проницае­мость же её для ионов Иа⁺ резко снижена. При возбуждении прони­цаемость клеточной мембраны для ионов Иа⁺ резко возрастает и превышает проницаемость для ионов К⁺. В связи с этим, ионы №⁺ лавинообразно устремляются в клетку, что приводит в пере­зарядке клеточной мембраны. Наружная поверхность мембраны заряжается отрицательно по отношению к внутренней поверхно­сти. Восстановление исходного уровня мембранного потенциала происходит за счёт резкого снижения натриевой проницаемости и активного переноса ионов Ыа⁺ из цитоплазмы клетки в окружаю­щую среду.

Таким образом, возникновение биопотенциалов — функция кле­точной мембраны, обладающей избирательной проницаемостью для ионов. Величину потенциала покоя и потенциала действия обусловливает разница концентраций ионов в системе, состоящей из клетки и окружающей среды.