Генерация нервного импульса

Na/КАТФазы плазматической мембраны клетки создают физиологическую высокую концентрацию К⁺ и низкую концентрацию Na⁺ в цитозоле клетки по отношению к внеклеточной среде.

Если бы ионы натрия свободно проходили через натриевые каналы, то создаваемый ими мембранный потенциал компенсировал бы потенциал, создаваемый ионами калия (рисунок 90).

Рисунок 126 - Состояние ионных каналов плазматической мембраны в состоянии покоя

Однако большинство натриевых каналов плазматической мембраны закрыто, когда клетка покоится, поэтому энергетически выгодного (рису­нок 102) перемещения Na⁺ внутрь клетки практически не происходит.

Если открыть много натриевых каналов, так, что суммарный поток ионов Na⁺ будет больше потока ионов К⁺через открытые калиевые каналы в плазматической мембране, то в результате в клетку будет входить больше катионов, чем выходить, и цитозоль из отрицательно заряженного (в состоянии покоя) перезарядится и станет положительно заряженным относительно внеклеточной среды (рисунок 127).

Отрицательный заряд на экзоплазматической стороне мембраны в зоне деполяризации обеспечивается нескомпенсированными ионами СЕ, которые остаются снаружи клетки.

Рисунок 127 - Деполяризация мембраны при открытых натриевых каналах

Амплитуда мембранного потенциала при деполяризации близка к значению равновесного потенциала для ионов Na⁺, рассчитанному по уравнению Нернста.

Цикл мембранной деполяризации, реполяризации, гиперполя­ризации и возврата к потенциалу покоя длится 1-2 миллисекунды и для типичных нейронов может происходить сотни раз в секунду (рису­нок 124).

Эти циклические изменения мембранного потенциала являются результатом поочерёдного открытия и закрытия сначала потенциало­чувствительных натриевых каналов, а потом потенциалочувствительных

калиевых каналов.

13.3.