Головна

Активні електричні процеси

  1. I Основні інформаційні процеси і їх реалізація за допомогою комп'ютерів
  2. I. Основні і допоміжні процеси
  3. Z1.2. КОМУНІКАТИВНІ ЯВИЩА І ПРОЦЕСИ В УПРАВЛІНСЬКОЇ ДІЯЛЬНОСТІ 437
  4. Автоколивальні БІОХІМІЧНІ ПРОЦЕСИ
  5. Адаптаційні процеси, обумовлені тренуванням з обтяженнями
  6. Активні групові методи
  7. Активні групові методи.

Електрична енергія, що запасається на клітинній мембрані завдяки роботі метаболічних іонних насосів, може вибірково вивільнятися у вигляді іонних струмів. При цьому виникають активні електричні сигнали, характерні для збудливих тканин. Для того щоб зрозуміти природу цих процесів, зручно знову уявити мембрану у вигляді паралельно з'єднаних ємності і опору (див. Рис. 5-10). Однак тепер нам доведеться включити в цю схему окреме опір для кожного іона. Ці опори будуть відповідати активованим (відкритим) каналах, по яких через мембрану тече той чи інший іонний струм. Крім того, в схему треба буде включити джерела ЕРС ( «батарейки»), що відповідають рівноважним потенціалом для відповідних іонів. Зарядка цих «батарейок» обумовлена ??нерівномірним розподілом іонів по різні боки мембрани, яке в свою чергу створюється завдяки активному транспорту іонів.

Іонні струми, як і будь-які інші електричні струми, підкоряються закону Ома [см. рівняння (5-1)]. Згідно з цим законом, сила струму пропорційна електрорушійної силі (ЕРС, або напрузі), що діє на переносники зарядів (в даному випадку -іони), і провідності мембрани для даного струму. Ця провідність в свою чергу залежить від провідності окремих відкритих іонних каналів і від їх числа. Електрорушійна сила, що діє на якийсь іон X (ЕРСХ), Що проходить по мембранним каналах, дорівнює різниці між мембранним потенціалом і рівноважним потенціалом Ех для іона X:

ЕРСХ=VM - EX. (5-8)

Сила струму IХ, Що переноситься іоном X, дорівнює.

IX = gX· ЕРСХ (5-9)

де gX - Провідність іонних каналів, по яких іон X проходить через мембрану. Підставляючи в співвідношення (5-9) вираз (5-8), ми можемо записати закон Ома в іншій формі:

IX = gX(VM - EX ) (5-10)

Ясно, що, навіть якщо провідність для gX іона X дуже велика, при VM =EX ток цього іона через мембрану буде дорівнює нулю. Так само IX буде дорівнює 0 при gX = 0 незалежно від величини ЕРС.

Протягом коротких проміжків часу EX може змінюватися лише дуже незначно, оскільки він залежить від концентраційного градієнта іона X, а цей градієнт при короткочасних іонних токах зазвичай не змінюється. Таким чином, величина струму, що переноситься іоном X, залежить від змін провідності для цього іона gX. Це означає, що електричні струми, що протікають через біологічні мембрани, визначаються змінами іонних провідностей (тобто числом активованих іонних каналів) (тут є невелика неточність: величина іонних струмів, що протікають через мембрану, визначається не тільки змінами провідності, а й змінами ЕРС , що діє на кожен іон: в ході потенціалу дії ЕХ дійсно залишається постійним, проте мембранний потенціал ДоМ істотно змінюється, а отже, змінюється і ЕРС. Про це автор детально пише в наступному розділі, - Прим. перев.). Іншими словами, у відповідь на певні стимули відкриваються іонні канали, і це призводить до вивільнення потенційної енергії, запасеної у вигляді трансмембранних концентраційних градієнтів різних іонів; самі ж градієнти створюються завдяки активному переносу, що йде з витратами енергії.

Отже, ми можемо виділити три процеси, необхідні для виникнення активних електричних сигналів (т. Е. Порушення мембрани).

1. Активний перенос іонів мембранними насосами, в результаті якого по різні боки мембрани створюється нерівномірний розподіл різних іонів.

2. Наявність електрохімічного градієнта, обумовленого нерівномірним розподілом різних іонів.

3. Відкриття іонних каналів, вибірково проникних для того чи іншого іона. Через відкриті канали може текти іонний струм, рушійною силою для якого служить електрохімічний градієнт для даного іона.



Попередня   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   Наступна

Іони і збудження | Мембранна теорія збудження | Пасивні електричні властивості клітинних мембран | провідністьмембрани | ємність мембрани | електротонічних потенціал | електрохімічний потенціал | рівняння Нернста | потенціал спокою | Роль іонних градієнтів і іонних каналів |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати