Биоэлектрические явления

1. Понятие о биоэлектрических явлениях. Теория биопотенциалов Биоэлектрические явления в тканях - это разность потенциалов, которая возникает в тканях в процессе нормальной жизнедеятельности. Эти явления можно регистрировать, используя трансмембранный способ регистрации. При этом один электрод располагается на наружной поверхности клетки, другой - на внутренней.
   При таком способе регистрируются:
   потенциал покоя или мембранный потенциал;
   потенциал действия.
   Общепринятой теорией возникновения биопотенциалов является мембранно-ионная теория. Согласно ей причина возникновения разности потенциалов - неравномерное распределение ионов по обе стороны клеточной мембраны (в системе цитоплазма - кружающая среда). Авторы этой теории: В.Ю. Чаговец - 1896 г., Бернштейн 1902-1903 гг., Ходжкин, Хаксли, Кац.
   
   2. Механизм возникновения мембранного потенциала Существует мембранно-ионная теория биопотенциала. Особенности строения и свойства мембраны объясняют неравномерное распределение ионов. Клеточная мембрана - наружная поверхность возбудимой клетки, которая является носителем двойного электрического заряда. Строение клеточной мембраны описано в 1935 г. Даниэлли и Доусоном. Толщина мембраны 7-10 нм.
   Клеточная мембрана состоит из 3-х слоев: двойной слой фосфолипидов и слой белков (внутри).
   Слой фосфолипидов является прерывистым, белки клеточной мембраны подвижны и свободно плавают в липидном геле. Эти белковые молекулы по-разному погружены в мембрану. Но всегда сохраняют контакт с окружающей средой с помощью полярной группы. На внутренней поверхности мембраны белков больше, чем на наружной.
   Функции белков клеточной мембраны:
   структурная;
   рецепторная: у белков наружной поверхности клетки есть активный центр, который обладает сродством к различным веществам (гормонам, биологически активным веществам и т. д.);
   ферментативная активируется под влиянием различных факторов;
   транспортная - полностью погруженные в липидный гель белки образуют каналы, через которые проходят различные вещества. Обнаружены каналы для всех потенциал образующих ионов: К⁺, Na⁺, Са²⁺, Cl-. Каналы могут быть открыты или закрыты благодаря воротам.
   Существуют 2 вида ворот:
   активационные (в глубине канала);
   инактивационные (на поверхности канала).
   Ворота могут находиться в одном из 3-х состояний:
   открытое состояние (открыты оба вида ворот);
   закрытое состояние (закрыты активационные ворота);
   инактивационное состояние (закрыты инактивационные ворота).
   Существуют 2 вида клеточных каналов в зависимости от причины их открытия:
   потенциалзависимые - открываются при изменении разности потенциалов;
   потенциалнезависимые (гормонрегулируемые, рецепторрегулируемые) - открываются при взаимодействии рецепторов с веществами.
   Свойства клеточной мембраны. Возникновение потенциала - результат збирательной
   проницаемости мембраны.
   Причины избирательной проницаемости:
   механический фактор - у ионов К⁺ - малый диаметр, поэтому они проходят через узкие калиевые каналы. Диаметр ионов Na⁺ в 2 раза больше, чем у ионов К⁺. Поэтому в состоянии покоя ионы Na⁺, через узкие калиевые каналы почти не проходят;
   электостатический фактор - у входа в канал есть заряд, создаваемый белковой молекулой;
   конкурентный фактор - в состоянии покоя натриевые каналы блокированы ионами Са²⁺. В состоянии покоя клеточная мембрана хорошо проницаема для ионов К⁺, Cl^- и почти непроницаема для ионов Na⁺. Таким образом на наружной поверхности клетки преобладают ионы Na⁺ и Cl, а внутри - ионы К⁺ и анионы органических соединений. Неравномерное распределение - результат сил Доммановского равновесия.
   Вывод:
   1) клеточная мембрана имеет каналы, через которые проходят ионы;
   2) клеточная мембрана обладает избирательной проницаемостью;
   3) потенциалобразующие ионы неравномерно распределены по обе стороны клеточной мембраны.