Раздражимость и возбудимость. Биоэлектрические потенциалы и их роль в передаче информации в организме.

 Биопотенциалы– любые разности потенциалов в живых системах: разность потенциалов между клеткой и окружающей средой; между возбуждённым и невозбуждённым участками клетки; между участками одного организма, находящимися в разных физиологических состояниях.

 Разность потенциалов—электрический градиент– характерная черта всего живого.

 Виды биопотенциалов:

•  Потенциал покоя(ПП) – постоянно существующая в живых системах разность потенциалов, характерная для стационарного состояния системы. Он поддерживается постоянно протекающими звеньями обмена веществ.

•  Потенциал действия(ПД) – быстро возникающая и вновь исчезающая разность потенциалов, характерная для переходных процессов.

 Биопотенциалы тесно связаны с метаболическими процессами, следовательно, являются показателями физиологического состояния системы.

 Величина и характер биопотенциалов являются показателями изменений в клетке в норме и патологии.

 Существует большая группа электрофизиологических методов диагностики, основанных на регистрации биопотенциалов (ЭКГ, ЭМГ и т.д.).

 В основе возникновения биопотенциалов лежит несимметричное относительно мембраны распределение ионов, т.е. различные концентрации ионов по разные стороны мембраны. Непосредственная причина– различная скорость диффузии ионов по их градиентам, определяющаяся селективностью мембраны.

 Биопотенциалы– ионные потенциалы, преимущественно мембранной природы – это основное положение Мембранной теории биопотенциалов(Бернштейн, Ходжкин, Катц).

 Причина возникновения потенциала покоя. Стационарный потенциал Гольдмана.

 Натриевый насос – создаёт и поддерживает градиент концентрации иона натрия, иона калия, регулируя их поступление в клетку и выведение из неё.

 В состоянии покоя клетка проницаема главным образом для ионов калия. Они диффундируют по градиенту концентрации через клеточную мембрану из клетки в окружающую жидкость. Крупные органические анионы, содержащиеся в клетке не могут преодолеть мембрану. Таким образом внешняя поверхность мембраны заряжается положительно, а внутренняя – отрицательно.

 Изменение зарядов и разности потенциалов на мембране продолжается пока силы, обуславливающие градиент концентрации калия не уравновесятся силами возникающего электрического поля, следовательно, не будет достигнуто стационарное состояние системы.

 Разность потенциалов через мембрану в этом случае и есть – потенциал покоя.

 Вторая причина возникновения потенциала покоя – электрогенность калий-натриевого насоса.

 Роль потенциала действия в жизнедеятельности.

 Раздражимость– способность живых клеток под влиянием раздражителей (определённых факторов внешней или внутренней среды) переходить из состояния покоя в состояние активности. При этом всегда меняется электрическое состояние мембраны.

 Возбудимость– способность специализированных возбудимых клеток в ответ на действие раздражителя генерировать особую форму колебания мембранного потенциала –потенциал действия.

 В принципе возможно несколько видов ответов возбудимых клеток на раздражение, в частности – локальный ответ и потенциал действия.

 Потенциал действиявозникает, если действует пороговый или надпороговый раздражитель. Он вызывает уменьшение мембранного потенциала до критического уровня. Тогда происходит открытие дополнительных натриевых каналов, резкое увеличение натриевой проницаемости и развитие процесса по механизму положительной обратной связи.

 Локальный ответвозникает, если действует подпороговый раздражитель, составляющий 50-70% от порогового. Деполяризация мембраны при этом меньше критической, наступает лишь кратковременное, небольшое увеличение натриевой проницаемости, механизм положительной обратной связи не включается, и потенциал быстро возвращается к исходному состоянию.

 В процессе развития потенциала действия возбудимость меняется.

 Снижение возбудимости – относительная рефрактерность.

 Полная утрата возбудимости – абсолютная рефрактерность.

 По мере приближения к уровню критической деполяризациивозбудимость повышается, так как для достижения этого уровня и развития потенциала действия становится достаточно и небольшого изменения мембранного потенциала. Именно так меняется возбудимость в начале фазы деполяризации, а также при локальном ответе клетки на раздражение.

 При удалении мембранного потенциала от критической точкивозбудимость снижается. На пике фазы деполяризации, когда клетка уже не может реагировать на раздражение открытием дополнительных натриевых каналов, наступает состояние абсолютной рефрактерности.

 По мере реполяризацииабсолютная рефрактерность сменяется относительной; к концу фазы реполяризации возбудимость снова увеличена (состояние «супернормальности»).

 Во время фазы гиперполяризации возбудимость снова снижена.

 Возбуждение– ответ специализированных клеток на действие пороговых и надпороговых раздражителей – это сложный комплекс физико-химических и физиологических изменений, в основе которого лежит потенциал действия.

 Результат возбуждения зависит от того, в какой ткани оно развивалось (где возник потенциал действия).

 К специализированным возбудимым тканям относятся:

• •  нервная

• •  мышечная

• •  железистая

 Потенциалы действия обеспечивают проведение возбуждения по нервным волокнам и инициируют процессы сокращения мышечных и секреции железистых клеток.

 Потенциал действия, возникающий в нервном волокне – нервный импульс.