Розвиток потенціалу дії.

При дії подразника на мембрану спочатку виникає її деполяризація тільки в місці подразнення. Ця деполяризація називається локальною відповіддю або локальним потенціалом. Цей процес зумовлений переміщенням іонів через канали мембрани. Особливості його полягають у тому, що він:

1) залежить від сили подразника;

2) зникає після припинення подразнення;

3) здатний до сумації;

4) не здатний до незатухаючого поширення.

Локальний потенціал — це одна із форм місцевої відповіді на подразнення.

Підпороговий подразник не спричинює розвитку ПД, однак мембрана реагує на дію цього подразнення підвищенням проникності для іонів натрію.

Чим більша сила підпорогового подразнення, тим більше відкри­вається натрієвих каналів і тим більше деполяризується мембрана.

Зі збіль­шенням сили підпорогового подразника деполяризація досягає так зва­ного критичного рівня деполяризації (КРД), коли збільшення натрієвого потоку в клітину збільшує деполяризацію, а деполяризація підсилює натрієвий потік (вони стимулюють один одного). Після досягнення КРД починається деполяризація мембрани, тобто виникає процес збудження

!!! Починаючи з цього моменту всі натрієві канали швидко відкриваються, натрієвий потік стає максимальним і розвивається фаза деполяризації ПД, зупинити яку вже не можна.

Потенціал дії.

Потенціал дії передує прояву специфічної реакції клітин. За допомогою цього потенціалу здійснюється передача інформації в нервовій системі від однієї клітини до іншої, передаються сигнали від нервів до м’язових клітин.

По­тенціал дії (ПД) можна реєструвати за допомогою вживленого в клітину мікроелектрода.

Потенціалом дії (ПД) називають швид­ке коливання МП, що виникає під час збудження клітини.

Потенціал дії має характерну структуру:

у ньому розрізняють :

1) пік (спайк) з висхідною, низхідною фазами і

2) слідові потенціали (позитивний і неґативний)

Енергія подразнення використовується на збільшення проникності мембрани для іонів натрію. У такому разі в натрієвих каналах швидко відкриваються ак­тиваційні ворота і Na+лавиноподібно надходить усередину клітини . Йони натрію надходять усередину клітини пасивно, за градієнтом концентрації. Таке переміщення позитивних іонів змен­шує МП до нуля.

Але оскільки переміщення натрію у клітину продовжується, то створюється надлишок позитивних іонів на внутрішньо­му боці мембрани, тобто виникає потенціал зі зворотним знаком (інверсія потенціалу, овершут – або переліт).

У місці дії подразнення зовнішня поверхня збудже­ної ділянки мембрани стає електронегативною відносно незбудженої. Ці зміни МП називаються фазою деполяризації ПД.

Таким чином, вхід іонів Na+ забезпечує висхідну фазу піку потенціалу

дії — деполяризацію та овершут.

Під час низхідної фази ПД відновлю­ється початкове значення МП (реполяризація мембрани).

За такої умови закрива­ються інактиваційні ворота натрієвих каналів (вони починають повільно закриватися уже від початку дії подразника) і натрієвий потік у клітину припиняється, тобто розвивається натрієва інактивація.

Водночас відкриваються і повільні ворота калієвих каналів, що призводить до різкого посилення пасивного потоку іонів калію з клітини. Вихідний потік по­зитивних іонів калію спричинює нагромадження позитивних зарядів на поверхні мембрани і, як наслідок, відновлення вихідного МП (вихідної по­ляризації мембрани). Ця фаза ПД називається фазою реполяризації.

Тривалість піку ПД( спайку) різних збудливих тканин варіює від 0,5 до 3 мс.

Зміни поляризації мембрани, які спостерігаються після завершення високо­вольтної частини ПД (піку), називають слідовими потенціалами.

Розрізняють два види слідових потенціалів :

- слідову де­поляризацію (слідовий негативний потен­ціал) і

- слідову гіперполяризацію (слідо­вий позитивний потенціал), амплітуда яких не перевищує кількох мілівольт (5-10 % рівня піку), а тривалість буває різною — від кількох мілісекупд до десятків секунд .

Слідом за піком ПД мембрана деякий час (15–30 мс) залишається частково деполяризованною. Такий стан називається неґативним слідовим потенціалом або слідовою деполяризацією. Його походження пов’язане із залишковим струмом Na+ у клітину і накопиченням К+ у міжклітинних щілинах .

Після відновлення початкового рівня мембранного потенціалу спокою ще деякий час продовжується робота калієвого насоса. Тому створюється ситуація, коли К+ попадає в клітину більше, ніж вийшло при збудженні. При цьому мембранний потенціал збільшується на час (–93 мВ) і виникає слідова гіперполяризація або позитивний слідовий потенціал тривалістю 50–300 мс.

Таким чином, завершується комплекс змін, що визначають потенціал дії або одиночний цикл збудження.

Відразу ж за реполяризацією мембрани в ній активується Na⁺-К⁺ помпа, яка і відновлює іонний стан клітини до вихідного рівня.