5)Поширення пд. Кабельна теорія

Нервові та м'язові волокна є циліндричними провідниками. Їхній внутрішній вміст має малий опір (від 30 до 2000 Ом·см) та ізольований мембраною від зовнішнього високого провідного середовища. Згідно розрахунків Ходжкіна внутрішній питомий опір комплексу структур мембрани досягає 2·109 Ом·см. У стані спокою волокна проводять електричний струм як кабелі.

Електрична ємність ПМ – 1 мкФ/см2, чистого ліпідного шару – 0,8 мкФ/см2.

Знаючи діелектричну проникність тієї частини ліпідного бішару, що складається з вуглеводневих ланцюгів, можна розрахувати товщину ізолюючої частини, використовуючи формулу плоского конденсатора:

де С – електрична ємність;

ε – діелекрична проникність ізолюючої частини бішару;

εо – електрична стала;

Ѕ - площа.

У мієлінізованих нервових волокнах ПД виникає лише в перехватах Ранв'є . Між перехопленнями нервове волокно вкрите мієліном, утвореним шванівськими клітинами, він є ізолятором, що надає ПД перестрибувати з одного перехвату на інший. Таке проведення нервового імпульсу має назву стрибкоподібного або сальтаторного.

Поширення ПД відбувається за рахунок виникнення локальних струмів між збудженими та незбудженими ділянками волокна.

6)Воротні струми іонних каналів

Потенціалкеровані натрієві, калієві та кальцієві канали відповідають за генерацію електричних сигналів у нейронах та інших збуджувальних клітинах. Однак ці канали також функціонують у незбудливих клітинах (лімфоцити, ембріони тощо).

Потенціалкеровані іонні канали реагують на зміну напруженості електричного поля в мембрані конформаційними змінами білків, що утворюють іонні канали.

Сучасні дослідження показали, що перехід від закритого то відкритого стану (активації), зумовлений транслокацією через мембрану рухливих зарядів, еквівалентних приблизно 10 елементарним зарядам – таке переміщення зарядів може бути виміряне як воротний струм.

ІОННІ КАНАЛИ ТА ЕЛЕКТРИЧНА ЗБУДЛИВІСТЬ»

(продовження)

1. Методи фіксації ПД.

2. Мікроелектроди;

3. Застосування методів;

4. Функціональна класифікація іонних каналів;

5. Потенціалзалежні Nа+-канали;

6. Потенціалзалежні Са2+-канали;

7. Властивості та будова К+-каналів;

1)Методи фіксації пд

Метод фіксування потенціалу дає змогу безпосередньо реєструвати іонні струми, що протікають через мембрану за даного рівня МП. Уперше цей метод застосували К. Коул (1949), потім А. Ходжкін, А. Хакслі, Б. Катц (1952). Метод полягає у тому, що МП на обмеженій ділянці мембрани майже миттєво зміщують до певного нового значення й утримують на цьому рівні за допомогою схеми із зворотнім зв'язком. Струм, що протікає через мембрану вимірюють окремим підсилювачем.

• Використовуючи метод фіксації потенціалу, всі ділянки всередині гігантського аксона кальмара з'єднували металевим електродом замість кабелю, при цьому розглядали нерв як ізольований фрагмент мембрани;

• Точковий метод запропонований П.Г. Костюком – 2 кінчики мікроелектродів вводили у сферичну клітину;

• Фіксація потенціалу з перфузією – до ізольованої клітини прикладають мікропіпетку і присмоктують, руйнуючи ділянку мембрани;

• Петч-клемп (patch clamp) – метод фіксації ПД на певному ізольованому фрагменті мембрани (утворюється гігаомний контакт), ввели у 1976 році Неєр і Сакман.

СПРОЩЕНА ЕЛЕКТРИЧНА МОДЕЛЬ МЕМБРАНИ