Пороговые раздражители. Критический мембранный потенциал. Явление рефрактерности.

Как уже упоминалось выше, возбудимые мембраны генерируют потенциал действия только при действии на них электрических импульсов определенной величины – пороговых и надпороговых раздражителей.

Минимальный импульс напряжения, способный вызвать потенциал действия на возбудимой мембране, носит название порогового раздражителя.

Этот импульс сдвигает мембранный потенциал до определенного уровня, называемого критическим мембранным потенциалом.

U_п = |ПП| - |КМП|

Как уже было сказано, под действием деполяризации мембраны увеличивается вероятность перехода натриевого канала в проводящее состояние. Постепенно число открытых каналов растет и входящий натриевый ток увеличивается. Одновременно увеличивается выходящий калиевый ток через калиевые потенциалнезависимые каналы, но натриевый ток все же растет быстрее.

Уровень трансмембранной разности потенциалов, при котором входящий натриевый ток начинает превышать выходящий калиевый, носит название критического мембранного потенциала.

Начиная с этого уровня, процесс развития потенциала действия становится необратимым (начинается "лавинообразное" открытие натриевых каналов): входящий натриевый ток деполяризует мембрану → деполяризация мембраны повышает вероятность открытия натриевых каналов → открываются каналы → увеличивается входящий натриевый ток.

В этот период возбудимая мембрана не чувствительна к воздействию внешних стимулов, наступает фаза абсолютной рефрактерности, примерно соответствующая по длительности фазе деполяризации потенциала действия.

После завершения фазы деполяризации вероятность открытия натриевых каналов постепенно повышается. Этот период называется фазой относительной рефрактерности (примерно соответствует по длительности реполяризации до уровня КМП).

Далее могут следовать: а) фаза следовой деполяризации (экзальтации) (в этот период вероятность открытия натриевых каналов уже высока, а мембранный потенциал сдвинут по направлению к КМП); б) фаза следовой гиперполяризации (МП сдвинут ниже уровня потенциала покоя).

Выводы и заключение

Таким образом, в ходе нашей лекции мы познакомились о двумя основными биоэлектрическими феноменами - потенциалом покоя и потенциалом действия – и механизмами их возникновения. Эти феномены лежат в основе деятельности двух важнейших систем организма – нервной и мышечной систем. Мы убедились в том, что эти биопотенциалы неразрывно связаны с мембраной клетки и что в основе их лежит неодинаковая проницаемость мембраны для катионов и анионов, на которые диссоциируют электролиты в живых тканях. Определяющую роль в возникновении потенциала покоя играет пассивный транспорт ионов калия через калиевые потенциалнезависимые каналы, а в возникновении потенциала действия – пассивный транспорт ионов натрия (на стадии деполяризации) и ионов калия (на стадии реполяризации) через потенциалзависимые каналы. Эти представления были экспериментально подтверждены в опытах с использованием микроэлектродной техники и специфических ингибиторов натриевых (тетродотоксин) и калиевых (тетраэтиламмоний) каналов. На следующей лекции вы узнаете, каким образом происходит распространение потенциалов действия по мембранам, т.е. каким образом происходит передача информации в нервной системе и от нервов к мышцам.

Разработала заведующая кафедрой биологической и медицинской физики кандидат физико-математических наук доцент Новикова Н.Г.

«___» __________ 20__ г.