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

Комахи-шкідники плодово-ягідних культур
Культурні рослини пошкоджують багато видів шкідливих комах. Кожна сільськогосподарська культура має власних шкідників видовий склад яких може дещо змінюватись в різних географічних зонах країни. Близько 150 видів найбільш небезпечних шкідн ...

Дводишні риби
Рогозубоподібні - єдина гілка, що дожила до нашого часу, колись численних дводишних риб. З’явившись в девонському періоді, дводишні риби процвітали до тріасу, після чого розквіт почав угасати. До нашого часу з двох класів дводишних, налічу ...