Потенциал покоя

ПОТЕНЦИАЛ ПОКОЯ

В 1961 году А. Ходжкин со своими сотруд­никами доказал, что решающую роль в возник­новении потенциала у покоящейся нервной клет­ки (потенциала покоя – ПП) играет именно мембрана и основную роль из ионов – ионы К⁺.

Внутри клетки концентрация К⁺ в 30-40 раз больше, чем снаружи. Na⁺, наоборот, – снаружи значительно больше, чем внутри клетки. Но в состоянии покоя мембрана хорошо пропускает К⁺ и плохо Na⁺. Оба иона могут идти через мембрану только по градиенту концентрации. Значит, К⁺ будет выходить из клетки, a Na⁺ в небольшом количестве может входить в клетку (проницаемость мембраны для ионов натрия в 25 раз меньше, чем для ионов калия).

В результате клетка, в основном, теряет положительно заряженные частицы калия. Отрицательность создается за счет дефицита положительных зарядов и отрицательных ионов, существующих в клетке. Это ионы Сl^– и крупные органические молекулы, которые не могут проходить через клеточную мембрану. Эти отрицательно заряженные частицы удерживают ионы К⁺. В результате выход ионов К⁺ из клетки стабилизируется. Определенное количество положительных частиц находится на внешней стороне мембраны и соответствующее количество отрицательных – на внутренней стороне мембраны. За счет этого между внутренней и внешней сторонами мембраны создается разность потенциалов – мембранный потенциал (МП). Эта величина в покое равна расчетной, которую можно получить по формуле Нернста: , где Е – мембранный потенциал (МП) или потенциал покоя (ПП), К – постоянная величина, Т –температура, F – число Фарадея и С₁, С₂ – концентрация К⁺ внутри и вне клетки.

Однако, оказалось, что в состоянии покоя эта величина чуть меньше, чем  это  следует  из  теории.  А. Ходжкин и Б. Катц, впоследствии вместе с

А. Хаксли, удостоенные Нобелев­ской премии, установили, что это связано с тем, что ионы натрия, хоть и немного, но входят в клетку, нейтрализуют часть положительных зарядов и снижают величину ПП. Если из наружной среды убрать Na⁺ (в эксперименте), то ПП увеличивается. Но если ионы натрия входят в клетку, проходят через мембрану, это должно увеличивать концентрацию Na⁺ в клетке и все время снижать ПП. Но эксперименты свидетельствуют, что величина ПП очень стабильна и даже может служить показателем функционального состояния нервной или мышечной клетки в состоянии покоя.