Роль біологічних мембран в процесах збудження

Поверхнева мембрана збудливої клітини у спокої володіє виборчою проникністю: іони K+ проходять через неї набагато легше, ніж іони Na+ і Cl- . Концентрація K+ в клітині вища, ніж в позаклітинному середовищі, дифузія цих іонів через мембрану створює на ній різницю потенціалів - так званий потенціал спокою, причому внутрішня сторона мембрани виявляється зарядженою негативно, а зовнішня - позитивно.

При дії на клітину подразника, іонна проникність мембрани змінюється. При подразненні мембрана стає проникною для всіх іонів, що приводить до короткочасного зникнення потенціалу спокою в збудженій ділянці до потенціалу дії.

Потенціал дії - дуже швидке коливання мембранного потенціалу, що виникає при збудженні клітин подразником порогової сили. За допомогою цього потенціалу здійснюється передача інформації в нервовій системі від однієї клітини до іншої, передаються сигнали від нервів до м'язових клітин.

При дії подразника на мембрану виникає її деполяризація спочатку тільки в місці подразнення. Ця деполяризація називається локальною відповіддю або локальним потенціалом. Цей процес зумовлений переміщенням іонів через канали мембрани. Особливості його полягають у тому, що він:

) залежить від сили подразника;

) зникає після припинення подразнення;

) здатний до сумації;

) не здатний до незатухаючого поширення.

Таким чином, локальний потенціал - це одна із форм місцевої відповіді на подразнення.

При подальшому посиленні стимулу місцевий потенціал досягає певного критичного рівня (критичний рівень деполяризації), і починається деполяризація мембрани, тобто виникає процес збудження.

При досягненні критичного рівня деполяризації відбувається швидке відкриття натрієвих каналів, що приводить до лавиноподібного надходження Na+ усередину клітини. Вхід Na+у клітину забезпечує повну деполяризацію мембрани. У цей час надходження позитивних зарядів у клітину викликає зменшення позитивного заряду на зовнішньому боці мембрани і збільшення його в цитоплазмі. Різниця потенціалів падає до 0, а потім, по мірі надходження Na+ у клітину, відбувається зміна заряду мембранного потенціалу. Зовнішня поверхня стає електронегативною стосовно внутрішньої, тобто відбувається інверсія потенціалу. Таким чином, вхід іонів Na+ забезпечує висхідну фазу піку потенціалу дії - деполяризацію.

Після відновлення початкового рівня мембранного потенціалу спокою ще деякий час продовжується робота калієвого насоса. Тому створюється ситуація, коли К+ попадає в клітину більше, ніж вийшло при збудженні. При цьому мембранний потенціал збільшується на час і виникає слідова гіперполяризація або позитивний слідовий потенціал тривалістю. Ця величина залежить від функцій клітин і їх функціонального стану.

Таким чином, завершується комплекс змін, що визначають потенціал дії або одиночний цикл збудження.

Висновок

Біологічні мембрани є структурами, які відіграють ключову роль у функціонуванні клітин живих організмів. Вони обмежують внутрішньоклітинне середовище, тобто забезпечують компартменталізацію, завдяки їм відбувається регуляція життєдіяльності клітин, проведення нервових збуджень.

Подібні статті

Поведінка самців щурів лінії Вістар при різних світлових режимах
В основі життєдіяльності живого організму лежать ритмічність і рухомість його фізіологічних, біохімічних та біофізичних функцій. Це енергетично вигідна і найбільш оптимальна форма існування. Узгодженність у часі і просторі всіх життєзабезп ...

Молекулярні компоненти, що утворюють адгезивні міжклітинні контакти
Молекулярні компоненти міжклітинних адгезивних контактів, а саме, кадгерини і катеніни, утворюють складні багатошарові тканини з окремих однотипних клітин, та дозволяють обмінюватись інформацією між ними. Їх регульована експресія є важливо ...