ЛЕКЦИЯ 12 БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ
1. Ионные потоки в мембране.
2. Потенциал покоя. Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца.
3. Потенциал действия и его распространение.
4. Основные понятия и формулы.
5. Задачи.
В живых организмах происходят разнообразные электрические процессы. Функционирование живых тканей сопровождается электрическими явлениями. Генерация и распространение электрических потенциалов - важнейшее физическое явление в живых клетках и тканях.
Биоэлектрический потенциал - разность потенциалов между двумя точками живой ткани, определяющая ее биоэлектрическую активность. Биопотенциал имеет мембранную природу.
Сквозь мембрану проходят потоки ионов, для которых справедливо уравнение Нернста-Планка (11.18):
Эйнштейн показал, что подвижность ионов Um выражается через коэффициент диффузии D и абсолютную температуру Т: Um = D/(RT), тогда уравнение Нернста-Планка принимает вид
где с - концентрация ионов; R - универсальная газовая постоянная.
В первом приближении можно считать, что поле внутри мембраны однородно. В этом случае dp/dx = φм/l, где L - толщина мембраны, а φм - разность потенциалов между ее поверхностями, называемая мембранным потенциалом. Теперь уравнение Нернста-Планка будет иметь вид
|
|
Для упрощения записи введем величину ψ, которую называют
безразмерным потенциалом:
12.2. Потенциал покоя. Стационарный потенциал Гольдмана-Ходжкина-Катца