Потенциал покоя и потенциал действия: их происхождение, фазы потенциала действия

Потенциал действия- это быстрое изменение разности потенциалов на клеточной мембране (или мембранного потенциала) в ответ на раздражение. Этот процесс называют возбуждением. Природа мембранного потенциала или потенциала покоя. В возбудимых клетках существует неравномерное распределение ионов: в частности  внутри клетки концентрации ионов калия в тридцать раз больше, чем во внеклеточной среде. Таким образом, имеется концентрационный градиент для калия, направленный из клетки в среду. Клеточная мембрана в покое хорошо проницаема для ионов калия, т. е. имеет свободно-проходимые калиевые каналы. Таким образом, в покое в мембране клетки существуют условия для диффузии калия из клетки во внеклеточную среду. Вследствие выхода К⁺на поверхность клетки там формируется положительный заряд, а в клетке остаются до того связанные с калием анионы – носители отрицательного заряда. В покое мембрана для них непроницаема. В итоге, мембрана клетки в покое будет снаружи заряжена положительно за счет ионов калия, а внутри за счет анионов – отрицательно. В зависимости от количества вышедших ионов К⁺ возникает определенная разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностями мембраны. Этот процесс называется поляризацией мембраны. А уровень поляризации и есть мембранный потенциал. Таким образом, наличие мембранного потенциала обусловлено прежде всего переходом ионов калия из клетки на поверхность мембраны. Природа потенциала действия. Потенциалом действия называется быстрое изменение мембранного потенциала, возникающее в ответ на раздражение нервных или мышечных клеток. Важно, чтобы сила раздражителя была не меньше некоторой критической величины, которая называется порогом раздражения. В естественных условиях в организме потенциалы действия генерируются в нервных волокнах при раздражении рецепторов или при возбуждении нервных клеток.

Методы внутриклеточной (микроэлектродной) и внеклеточной регистрации биопотенциалов возбудимых тканей.

Для регистрации биопотенциалов мембраны отдельной клетки используется внутриклеточный микроэлектродный метод. В этом случае фиксируется разность потенциалов между двумя электродами, один из которых активный вводится в клетку, а другой – находится во внеклеточной среде. В качестве активного электрода используется микропипетка, заполненная электролитом. Кончик этой пипетки не должен быть больше одного микрометра, чтобы при введении не повреждать клетку. Внутриклеточным способом регистрируются и мембранный потенциал покоя, и потенциал действия отдельной клетки. Для регистрации потенциалов действия в тканях: мозговой или мышечных, используют внеклеточные электроды, их накладывают на наружную поверхность ткани в разных точках или на поверхности тела в проекции органа. В этом случае регистрируется разность потенциалов между совокупностью возбужденных и невозбужденных клеток тканей или органа. Так регистрируют электрокардиограмму – электрические процессы в сердце; электромиограмму – электрические процессы в скелетных мышцах; электроэнцефалограмму – электрические процессы в мозге.

5. Фазные изменения возбудимости в процессе развития возбуждения и их соотношение с фазами потенциала действия.

Изменение возбудимости клеточной мембраны в ходе развития возбуждения клетки. В процессе развития потенциала действия клетка возбуждается и в ней меняется свойство возбудимости: в период деполяризации т. е. в начале развития потенциала действия мембрана совершенно невозбудима – любой даже сильный повторный стимул не способен вызвать в этот момент развитие нового потенциала действия – это состояние называется абсолютной рефрактерностью, а период, в течение которого сохраняется это состояние, называется абсолютной рефрактерной фазой. Затем в период восстановления мембранного потенциала или в период реполяризации возбудимость восстанавливается. Это состояние называется относительной рефракторностью, а период, в течение которого сохраняется это состояние, называется относительной рефрактерной фазой. В этот момент повторный раздражитель может вызвать развитие нового потенциала действия, но для этого он должен иметь силу больше порогового значения. У нервной клетки длительность абсолютной рефракторной фазы составляет 0,5-2 мс, длительность относительной рефракторной фазы – 5-10мс.