70. Ионный состав цитоплазмы и межклеточной жидкости. Проницаемость клеточной мембраны для различных ионов. Разность потенциалов на мембране клетки.

Поскольку плазма и межклеточная жидкость разделены высокопроницаемой мембраной капилляров, ионный состав этих жидкостей почти одинаков. Однако, проницаемость клеточной мембраны для различных ионов различна.

Концентрация положительно заряженных ионов (катионов) в плазме немного выше (примерно на 2%) по сравнению с межклеточной жидкостью. Белки плазмы в сумме заряжены отрицательно, следовательно, они способствуют присоединению катионов, таких как ионы Na+ и К+, удерживая их в плазме в несколько большем количестве. Напротив, в межклеточной жидкости отрицательно заряженные ионы (анионы) присутствуют в слегка повышенной по сравнению с плазмой концентрации, т.к. отрицательный заряд белков плазмы отталкивает анионы. Внеклеточная жидкость содержит большое количество ионов Na+ и Cl- и достаточно высокое число бикарбонатов; содержание же калия, кальция, магния, фосфатов и ионов органических кислот в ней незначительно. Внутриклеточная жидкость, в отличие от внеклеточной, содержит лишь небольшое количество ионов натрия и хлора, а ионы кальция в ней практически отсутствуют. Внутри клетки, напротив, содержится очень большое количество ионов калия, а также умеренное число ионов магния и сульфатов; концентрация всех перечисленных веществ вне клетки низка. Кроме того, в клетках содержится большое количество белка, в 4 раза превышающее его содержание в плазме.

Мембранный потенциал — разность электрических потенциалов между наружной и внутренней поверхностями биологической мембраны, обусловленная неодинаковой концентрацией ионов. Внутренняя поверхность заряжена отрицательно по отношению к наружной. Чем больше разность потенциалов между сторонами мембраны, тем больше ток.

В состоянии покоя мембрана клетки мало проницаема для ионов Na°. При возбуждении проницаемость мембраны увеличивается, и она пропускает положительно заряженные ионы натрия внутрь клетки, что приводит к понижению мембранной разности потенциалов (деполяризации мембраны) и даже к появлению разности потенциалов противоположного знака. 

71. Потенциал покоя клетки. Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца.

Потенциал покоя — мембранный потенциал возбудимой клетки в невозбужденном состоянии. Он представляет собой разность электрических потенциалов, имеющихся на внутренней и наружной сторонах мембраны и составляет у теплокровных от -60 до -100 мВ. -60мВ – порог возбудимости.

Условия возникновения потенциала покоя:

Наличие градиентов концентрации ионов на цитомембране.

Различная проницаемость мембраны для различных ионов.

Мембрана возбудимой клетки способна быстро менять свою проницаемость для определённого вида катионов, вызывая переход положительного заряда с внешней стороны на внутреннюю.

Уравнение Гольдмана-Ходжина-Катца.

ЭДС=(RT/Fz)*ln*(pK +[Ko]+pNa+[Nao]+…+pA - [Ai^-])/(pK+[Ki]+pNa+[Nai]+…+pA – [Ao^-])

R - универсальная газовая постоянная, Т - абсолютная температура растворов, F - число Фарадея, p - проницаемость мембраны, [] – концентрация иона, i – внутри клетки, о – снаружи, А – анион.

Итак, мембранный потенциал покоя - это дефицит положительных электрических зарядов внутри клетки, возникающий за счёт утечки из неё положительных ионов калия и электрогенного действия натрий-калиевого насоса.