3. Потенциал покоя. Мембранно-ионная теория происхождения потенциалов покоя.

Между внутренней и наружной поверхностями клеточной мембраны всегда существует разность электрических потенциалов: наружная поверхность мембраны заряжена положительно, а внутренняя - отрицательно. Разность зарядов между поверхностями мембраны в состоянии физиологического покоя клетки называется потенциалом покоя.

Согласно современной мембранной теории потенциал покоя возникает за счёт пассивного и активного движения ионов через мембрану. Пассивное движение ионов осуществляется по градиенту (мера возрастания или убывания на единицу измерения) концентрации и не требует затрат энергии. Клеточная мембрана в состоянии покоя более проницаема для ионов калия. Ионы калия в цитоплазме находятся в свободном состоянии и по градиенту концентрации диффундируют через клеточную мембрану во внеклеточную жидкость, где их концентрация в 30-50 раз меньше, чем в цитоплазме. Во внеклет. жидкости они не рассеиваются, а удерживаются на поверхности мембраны внутриклеточными анионами. Внешняя поверхность мембраны при этом заряжается положительно, а внутренняя - отрицательно. Ионов натрия в 8-10 раз больше во внеклет. жидкости, чем в клетке, поэтому проникновение натрия внутрь клетки приводит к незначительному уменьшению потенциала покоя. Диффузия в клетку ионов хлора, которых во внеклет. жидкости в15-30 раз больше, вызывает некоторое увеличение потенциала покоя. В результате пассивного движения ионов натрия и калия разность потенциалов не исчезает, т.к. в мембране существует молекулярный механизм, обеспечивающий активный перенос ионов натрия и калия в сторону их повышенной концентрации и поддерживающий молекулярную асимметрию.

Активный перенос осуществляется в результате деятельности натрий-калиевого насоса. Есть гипотеза, согласно которой ионы калия и натрия в насосе перемещаются с помощью специальных молекул-переносчиков белковой и белково-липидной природы. Переносчик захватывает из цитоплазмы ионы натрия и переносит их на наружную поверхность мембраны, где к переносчику прикрепляются ионы калия, которые он переносит на внутреннюю поверхность мембраны. Работа насоса требует затрат энергии, непосредственным источником которой служит АТФ. Снижение содержание АТФ в цитоплазме (при отравлении нервных волокон монойодацетатом, цианидами, динитрофенолом и т.д.) приводит к прекращению работы натрий-калиевого насоса и к исчезновению потенциала покоя.