Мембранный потенциал

В 1902 году немецким физиологом Юлиусом Бернштейном была предложена мембранная теория,объясняющая механизм возникновения потенциала покоя. Важнейшийпостулатэтойтеориизаключается в том, что клеточная мембрана способна пропускать только определенные ионы, такими ионами согласно его представлениям являются катионы калия,т.е в состоянии покоя калиевые каналы открыты,натриевые каналы находятся в закрытом состоянии,иными словами, проницаемость мембраны в состоянии покоя для калия значительно выше,чем для натрия. Поддействиемразностиконцентрацийионыкалиябудутвыходитьизклетки в межклеточнуюсреду, где их концентрация во много раз меньше.Если бы речь шла о незаряженных частицах,процесс диффузии продолжался бы до полного выравнивания концентрации, но так как ионы калия положительно заряжены этого не происходит. Выходя наружу они выносят положительный заряд,который накапливается на внешней стороне мембраны, и внешняя сторона становится более электроположительной относительно внутренней стороны. Накопившиесяснаружиположительныезарядыбудутзатруднятьдальнейшееперемещениечерезмембрануионовкалия,таккакодноименныезарядыотталкиваются. Раноилипозднонаступаетмомент, когда положительный заряд снаружи мембраны будет так велик, что ионы калия,концентрация которых внутри клетки по прежнему намного больше,чемснаружи,смогут выходить из клетки лишь только в обмен на входящие ионы калия. Устанавливается равновесие – сколькоионовкалиявыходитизклетки, столько в нее и входит. СогласнотеорииБернштейна, это состояние равновесия соответствует потенциалу покоя.

Соотношение равновесие возникает в результате диффунзирования изнутри клетки наружу небольшого количества ионов калия. В результатечегомембранаприобретаетположительныйзарядснаружи и отрицательный зарядизнутри благодаря силам электростатического взаимодействия. ВеличинумембранногопотенциаламожнорассчитатьблагодаряуровнениюНернста, в котором необходимо учитывать концентрацию ионов натрия, которойБернштейнпринебрег.

ПП=(R*T)/F *ln([K+]снаружи+[Na+]снаружи)/([K+]внутри+[Na+]внутри)

R- универсальное газовое постоянное

T – абсолютная температура в градусах кельвина

F – числофарадея