© Ю.И. Савченков СТАРТ Учебные ЭВМ-программы по физиологии МЕХАНИЗМЫ ПОЛЯРИЗАЦИИ МЕМБРАНЫ МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ

Возникновение мембранного потенциала-1 С внутренней и наружной стороны мембраны находится фактически раствор солей, главными ионами которого в количественном отношении являются Na +, K +, Cl - и молекулы внутриклеточных белков в анионной форме. С внутренней и наружной стороны мембраны находится фактически раствор солей, главными ионами которого в количественном отношении являются Na +, K +, Cl - и молекулы внутриклеточных белков в анионной форме. Поскольку анионы не могут проникнуть через мембрану, то по обе стороны мембраны создается неравенство концентраций ионов одного типа. Благодаря этому в норме между внутри- и внеклеточным пространством существует разность электрических потенциалов, называемая мембранным потенциалом (МП), т.е. мембрана электрически поляризована. Поскольку анионы не могут проникнуть через мембрану, то по обе стороны мембраны создается неравенство концентраций ионов одного типа. Благодаря этому в норме между внутри- и внеклеточным пространством существует разность электрических потенциалов, называемая мембранным потенциалом (МП), т.е. мембрана электрически поляризована. У возбудимых клеток, находящихся в состоянии физиологического покоя, этот потенциал называют мембранным потенциалом покоя (МПП). У возбудимых клеток, находящихся в состоянии физиологического покоя, этот потенциал называют мембранным потенциалом покоя (МПП).

Возникновение мембранного потенциала-2 Для возникновения МПП особое значение имеют ионные каналы, проницаемые для ионов Na +, K +, Cl - и Са 2+. Одни являются специфическими или ионоселективными каналами в том отношении, что избирательно пропускают только Na + или K +, Cl – или Са 2+. В возбудимой клетке, находящейся в состоянии функционального покоя, все натриевые каналы закрыты, а калиевые каналы, наоборот, открыты. В мембране имеются каналы и иного рода, каждый из которых не специфически пропускает ионы Na +, K +, Cl -, создавая ионную утечку. Они всегда открыты и более всего проницаемы для K +. Поэтому в состоянии покоя электрическая проводимость мембраны возбудимой клетки для K + в 10 – 15 раз выше, чем для Na+.

Возникновение мембранного потенциала-3 Непременным условием формирования МПП является отличие ионного состава цитоплазмы от ионного состава внешнего раствора. Эти различия относительно стабильны и заключаются, прежде всего, в том, что в цитоплазме возбудимой клетки по сравнению с внешней средой (кровью и межклеточной жидкостью) намного меньше Na +, но намного больше K + и органических анионов. Такие различия вызваны непроницаемостью мембраны для больших молекул органических водорастворимых веществ. Различия же в концентрациях Na + и K + создаются преимущественно за счет работы катионного Na +,K + - насоса. Молекулярный механизм насоса откачивает из клетки катионы Na +, и закачивает в нее катионы K +, создавая трансмембранную разность потенциалов этих ионов.

Внутриклеточная регистрация мембранного потенциала. Вверху – клетка помещена в камеру с плазмой крови или физиологическим раствором. В середине слева – оба электрода, отводящий (измерительный) и референтный, находятся вне клетки, поэтому вольтметр регистрирует между ними нулевую разность потенциалов; В середине справа – отводящий электрод введен в клетку, референтный находится вне клетки, поэтому вольтметр регистрирует величину потенциала покоя.. Внизу – потенциал до и после введения электрода в клетку.

Механизм поляризации мембраны в покое J Na = +30 mV Наружная часть клетки Внутренняя часть клетки Клеточная мембрана К+ =10 Мэкв/л Na+ 350 Мэкв/л Na+ 35 Мэкв/л J K = -120 mV К-Na - насос 3Na+ 2K+ К+ =500 Мэкв/л

Инструкция Попробуйте теперь ответить на несколько контрольных вопросов. Постарайтесь быть внимательными и кликать курсором на кнопках, а не на пустом поле. Попробуйте теперь ответить на несколько контрольных вопросов. Постарайтесь быть внимательными и кликать курсором на кнопках, а не на пустом поле. Если Вы выберите верный ответ, то появится новый вопрос. Если Вы выберите верный ответ, то появится новый вопрос. Желаю успеха! Желаю успеха!

Вопрос 1. Мембранным потенциалом (потенциалом покоя) называют разность потенциалов между возбужденным и невозбужденным участками наружной стороны клеточной мембраны. Равен мВ. Варианты ответов: Что называют мембранным потенциалом (потенциалом покоя)? Какова его величина? Мембранным потенциалом (потенциалом покоя) называют разность электрических потенциалов между внутренней и - наружной сторонами клеточной мембраны. Равен – мВ. Мембранным потенциалом (потенциалом покоя) называют разность электрических потенциалов между внутренней и наружной сторонами клеточной мембраны. Равен мВ.

Вопрос 2. Непосредственной причиной наличия потенциала покоя является неодинаковая концентрация анионов и катионов по обе стороны клеточной мембраны, что является следствием различной проницаемости мембраны для разных ионов и активного транспорта ионов с помощью ионных помп. Варианты ответов: Назовите непосредственную причину наличия потенциала покоя, следствием чего она является? Непосредственной причиной наличия потенциала покоя является разная концентрация ионов калия и хлора по обе стороны клеточной мембраны, что является следствием активной работы специальных ионных насосов.

3 Основную роль ионов калия в обеспечении существования потенциала покоя доказывает опыт с перфузией гигантского аксона кальмара солевыми растворами. При уменьшении концентрации калия в перфузате потенциал покоя уменьшается, при увеличении концентрации калия потенциал покоя увеличивается. Основную роль ионов калия в обеспечении существования потенциала покоя доказывает опыт с перфузией гигантского аксона кальмара солевыми растворами. При уменьшении концентрации калия в перфузате потенциал покоя уменьшается, при увеличении концентрации калия потенциал покоя увеличивается.

Вопрос 3. Ионы натрия и хлора преимущественно находятся в межклеточной жидкости, ионы калия – внутриклеточно. Внутренняя поверхность заряжена отрицательно, наружная – положительно. Варианты ответов: Где преимущественно находятся (в межклеточной жидкости или в цитоплазме) ионы Na+,K+ и Cl-? Какой заряд имеют внутренняя и наружная поверхности мембраны? Ионы натрия и хлора преимущественно находятся в цитоплазме клетки, ионы калия – внеклеточно. Внутренняя поверхность заряжена отрицательно, наружная – положительно. Ионы хлора преимущественно находятся в межклеточной жидкости, ионы натрия и калия – внутриклеточно. Внутренняя поверхность заряжена положительно, наружная – отрицательно.

Вопрос 4. В покое ионы калия выходят из клетки, натриевые каналы практически все закрыты. Постоянно работающий ионный насос поддерживая их концентрационный градиент калия. Варианты ответов: В каком направлении перемещаются ионы калия и натрия в покое? Почему при этом не нарушается их концентрационный градиент? В покое ионы натрия выходят из клетки, ионы калия входят в клетку. Постоянно работающая натрий-калиевая помпа поддерживает их концентрационный градиент. В покое ионы калия выходят из клетки, ионы натрия входят в клетку. Постоянно работающая натрий-калиевая помпа переносит такое же число ионов натрия и калия обратно, поддерживая их концентрационный градиент.

Вопрос 5. Проницаемость для ионов калия больше, чем для ионов натрия Преимущественно создают потенциал покоя ионы К +, т.к. их выходит из клетки больше, чем ионов Na + входит в клетку. Ионы Cl - и отрицательные крупномолекулярные анионы из клетки не выходят вообще. Варианты ответов: Проницаемость клеточной мембраны для K + или для Na + в состоянии покоя больше? Какой ион и почему преимущественно создает потенциал покоя? Проницаемость для ионов натрия больше, чем для ионов калия Именно ионы Na + преимущественно создают потенциал покоя. Ионы Cl - и отрицательные крупномолекулярные анионы из клетки не выходят вообще. Проницаемость для ионов калия больше, чем для ионов натрия Именно ионы К + преимущественно создают потенциал покоя. Ионы Cl - и отрицательные крупномолекулярные анионы через мембрану проходят свободно.

Вопрос 6. Основную роль ионов калия в обеспечении существования потенциала покоя доказывает опыт с перфузией гигантского аксона кальмара солевыми растворами. При уменьшении концентрации калия в перфузате потенциал покоя уменьшается, при увеличении концентрации калия потенциал покоя увеличивается. Варианты ответов: Какой опыт доказывает основную роль ионов калия в обеспечении существования потенциала покоя? Опишите его сущность. Основную роль ионов калия в обеспечении существования потенциала покоя доказывает опыт с перфузией гигантского аксона кальмара солевыми растворами. При увеличении концентрации калия в перфузате потенциал покоя уменьшается, при уменьшении концентрации калия потенциал покоя увеличивается.

Вопрос 7. Потенциал покоя значительно уменьшится вследствие выравнивания концентрации различных ионов вне- и внутри клетки и будет соответствовать уровню, создаваемому только Na/К насосом – 5 – 10 мВ. Варианты ответов: Как и почему изменится величина МП, если проницаемость мембраны станет одинаково высокой для всех ионов, а натриево-калиевая помпа будет продолжать работать? Величина потенциала покоя не изменится. Потенциал покоя значительно увеличится вследствие увеличения потоков различных ионов наружу и внутрь клетки и будет соответствовать уровню, создаваемому Na/К насосом – 100 – 150 мВ.

1-1 Вы неверно указали величину мембранного потенциала. Вернитесь и поищите другой ответ

1-3 Ну, это ни в какие ворота не лезет! Что же вы путаете покой с возбуждением? Думать надо! Вернитесь в вопросу

2-2 В Вашем ответе есть рациональное зерно, однако он не точен. Вернитесь и более внимательно прочитайте другой вариант ответа.

3-1 Вы невнимательно читали материал. Еще раз посмотрите, как распределяются ионы в покое и какой заряд мембраны, ми попробуйте дать верный ответ.

3-3 Ответ неверный. Ионы по обе стороны мембраны распределяются не так! Вернитесь к вопросу.

4-1 Ответ недостаточно точный. Не отражена роль тока натрия в формировании мембранного потенциала. Вернитесь в вопросу.

4-2 Вы перепутали направление ионных потоков. Дайте верный ответ!

5-2 Нет, ответ неверный. Разве проницаемость мембраны для натрия больше калиевой? Подумайте еще раз!

5-3 В Вашем ответе есть ошибка. Вспомните, чем характеризуется проницаемость мембраны для отрицательных ионов? Вернитесь к вопросу!

6-1 Разве при возрастании концентрации калия вне клетки поток этих ионов возрастет? Подумайте и дайте другой ответ.

7-2 Ответ неверный. Вернитесь к вопросу и подумайте. Помните, что ионный насос не может обеспечить такую величину МП, а если мембрана станет одинаково проницаема для всех ионов, концентрационный градиент исчезнет вовсе.

7-3 Неверно! Ведь величина потенциала покоя зависит от концентрации ионов по обе стороны мембраны! Думайте!

End Спасибо, что Вы нашли время поработать с программой ! Успеха ! Если хотите пройти программу еще раз – нажмите кнопку. Если хотите выйти из программы – нажмите Esc