Яка кількість іонів входить у клітину й виходить з неї під час потенціалу дії

Головною властивістю натрієвої й калієвої провідністю, що визначає характер струмів під час потенціалу дії, є їх потенціал-залежність: імовірність відкриття іонних каналів збільшується з деполяризацією мембранного потенціалу. Деполяризація збільшує натрієву провідність, а також, з деякою затримкою, калієву. Вплив деполяризації на натрієву провідність носить регенеративний характер: спочатку невелика деполяризація збільшує кількість відкритих каналів; іони натрію, що входять у клітину по напрямку свого електрохімічного градієнта, роблять подальшу деполяризацію мембрани, відкриття більшої кількості каналів, що спричиняє вхід ще більшого числа іонів, і так далі. Такий процес, який самопідсилюється, характеризується позитивним зворотним зв'язком. Потенціал-залежність калієвих каналів, навпаки, характеризується наявністю негативного зворотного зв'язку. При деполяризації кількість відкритих калієвих каналів зростає, і іони калію входять у клітину в напрямку електрохімічного градієнта. Однак, вхід калію не підсилює деполяризацію, а веде до реполяризації й повернення калієвої провідності в стан спокою.

Якщо врахувати, що на фазі росту потенціалу дії в клітину входить велика кількість натрію й велика кількість калію виходить із неї на фазі спаду, то стає очевидним, що концентрації цих іонів у цитоплазмі повинні змінитися. Величину цих змін можна визначити або експериментально, або шляхом розрахунків.

При потенціалі - 67 мВ на внутрішній поверхні мембрани перебуває приблизно 4 • 1011 негативних зарядів на см2. На піку потенціалу дії (+40 мВ) замість цього негативного заряду усередині клітини накопичується близько 2,4 • 1011 позитивних зарядів, що відбувається в результаті входу в клітину 6,4 • 1011 іонів натрію на см2. Це відповідає приблизно 10-12 моль/см2. Експериментальні виміри входу радіоактивного натрію й виходу радіоактивного калію дали значення між 3 • 10-12 й 4 • 10-12 моль/см2. Розходження між теоретично передказаним й експериментальним значеннями порозуміваються головним чином тим, що при розрахунках не приймалося в увагу те, що вхід натрію й вихід калію частково перекриваються в часі. Таким чином, кількість вхідного натрію перевищує значення, необхідне для деполяризації мембрани до пікового рівня потенціалу дії, оскільки вихід калію починається до моменту досягнення піка.

Подібні статті

Молекулярні механізми кросинговеру
Кросинговер - це явище обміну ділянками гомологічних хромосом після кон’югації у профазі-1 мейозу. Результатом цього процесу є обмін генетичною інформацією між хромосомами. Це є одним з головних чинників еволюції,так як забезпечує комбінат ...

Фауна прісноводних черевоногих молюсків
Тваринний світ досить різноманітний. Тварини, а особливо безхребетні, зустрічаються майже у всіх біосферних оболонках. В даний час посилено освоювання різних екосистем, значна частина досліджень припадає на водні екосистеми. Світ безхре ...