Открытие и закрытие ионных каналов изменяет мембранный потенциал

В нейроне МПП ближе к калиевому равновесному потенциалу, чем к натриевому равновесному потенциалу. Это потому, что покоящаяся мембрана гораздо более проницаема для K⁺, чем для Na⁺.

· Если бы было открыто большее количество калиевых каналов, что еще больше упростило бы проникновение K⁺ в клеточную мембрану, то мембрана бы гиперполяризовалась, еще более приблизившись к калиевому равновесному потенциалу.

· Если бы, с другой стороны, открывались дополнительные натриевые каналы, что облегчало бы для Na⁺ пересечение мембраны – клеточная мембрана деполяризовалась бы в сторону натриевого равновесного потенциала.

Изменение количества открытых ионных каналов обеспечивает способ контроля мембранного потенциала клетки и отличный способ вызывать электрические сигналы. (Мы увидим открытие и закрытие каналов снова, когда обсудим потенциал действий.)

Na⁺-K⁺-ый насос поддерживает Na⁺ и K⁺ градиенты

Na⁺ и K⁺ градиенты концентрации на мембране нервной клетки (и, тем самым МПП) поддерживаются активностью белка-насоса (переносчика), называемого аденозинтрифосфатазой или Na⁺-K⁺- АТФазой, которую часто называют натрий-калиевым насосом. Если Na⁺-K⁺ насос отключается, Na⁺ и K⁺ градиенты концентрации будут рассеиваться, как и потенциал мембраны.

Почему насос должен поддерживать градиент концентрации?

При МПП нейрона ни Na⁺, ни K⁺ не имеют равновесного потенциала. Мембранный потенциал менее отрицателен, чем K⁺ равновесный потенциал, но менее положителен, чем Na⁺ равновесный потенциал. Таким образом, будет постоянная утечка K⁺ из клетки и Na⁺ в клетку. Активность насоса противостоит этим утечкам и поддерживает градиенты концентрации ионов.

Помимо этого, насос также должен иметь дело с Na⁺ и K⁺, которые проникают сквозь мембрану, когда нейрон создает потенциал действия. (жми на ссылку)

Подобно ионным каналам, которые позволяют Na⁺ и K⁺ проникать сквозь клеточную мембрану, Na⁺-K⁺ насос представляет собой белок, охватывающий мембрану. Однако, в отличие от калиевых каналов и натриевых каналов, Na⁺-K⁺ насос не просто позволяет Na⁺ и K⁺ двигаться по своим электрохимическим градиентам. Кроме того, он активно транспортирует (жми на ссылку) Na⁺ и K⁺ против их электрохимических градиентов.

Энергия для этого «подъема в гору» движения происходит от гидролиза АТФ (расщепление АТФ на АДФ + неорганический фосфат). На каждую молекулу АТФ, которая разложилась, приходится 3Na⁺ иона, которые перемещаются изнутри наружу клетки, и 2K⁺ иона перемещаются извне клетки внутрь.

Рассмотреть детально, как насос переносит ионы