Мембранний потенціал дії (мпд) - утворення збудження.

1. Фізико-хімічні механізми виникнення потенціалу дії

Потенціал дії - це зрушення мембранного потенціалу, що виникає в тканині при дії порогового і надпорогового подразника, що супроводжується перезарядкою клітинної мембрани.

При дії порогового або надпорогового подразника змінюється проникність клітинної мембрани для іонів в різному ступені. Для іонів Na вона підвищується в 400-500 разів, і градієнт наростає швидко, для іонів К - в 10-15 разів, і градієнт розвивається повільно. В результаті рух іонів Na відбувається всередину клітини, іони К рухаються з клітини, що призводить до перезарядки клітинної мембрани. Зовнішня поверхня мембрани несе негативний заряд, внутрішня - позитивний.

Компоненти потенціалу дії :

1) локальна відповідь;

2) високовольтний піковий потенціал(спайк);

3) слідові коливання:

а) негативний слідовий потенціал;

б) позитивний слідовий потенціал.

1. Локальна відповідь.

Поки подразник не досяг на початковому етапі 50-75 % від величини порогу, проникність клітинної мембрани залишається незмінною, і електричне зрушення мембранного потенціалу пояснюється подразнюючим агентом. Досягнувши рівня 50-75 %, відкриваються активаційні ворота (m- ворота) Na- каналів, і виникає локальна відповідь.

Іони Na шляхом простої дифузії поступають в клітину без витрат енергії. Досягнувши порогової сили, мембранний потенціал знижується до критичного рівня деполяризації (приблизно 50 мВ). Критичний рівень деполяризації - ця та кількість мілівольт, на яку повинен знизитися мембранний потенціал, щоб виник лавиноподібний хід іонів Na в клітину. Якщо сила подразнення недостатня, то локальної відповіді не відбувається.

2. Високовольтний піковий потенціал(спайк).

Пік потенціалу дії є постійним компонентом потенціалу дії. Він складається з двох фаз:

1) висхідної частини - фази деполяризації;

2) низхідної частини - фази реполяризації.

Лавиноподібне входження іонів Na в клітину призводить до зміни потенціалу на клітинній мембрані. Чим більше іонів Na увійде в клітину, тим більшою мірою деполяризується мембрана, тим більше відкриється активаційних воріт. Поступово заряд з мембрани знімається, а потім виникає з протилежним знаком. Виникнення заряду з протилежним знаком називається інверсією потенціалу мембрани. Рух іонів Na всередину клітини триває до моменту електрохімічної рівноваги по іону Na. Амплітуда потенціалу дії не залежить від сили подразника, вона залежить від концентрації іонів Na і від міри проникності мембрани до іонів Na.

Низхідна фаза (фаза реполяризації) повертає заряд мембрани до початкового знаку. Досягши електрохімічної рівноваги по іонах Na відбувається інактивація (закриття) активаційних воріт, знижується проникність до іонів Na і зростає проникність до іонів K, натрій-калієвий насос вступає в дію і відновлює заряд клітинної мембрани. Повного відновлення мембранного потенціалу не відбувається.

3. Слідові потенціали

В процесі відновних реакцій на клітинній мембрані реєструються слідові потенціали - позитивний і негативний. Слідові потенціали є непостійними компонентами потенціалу дії. Негативний слідовий потенціал - слідова деполяризація в результаті підвищеної проникності мембрани до іонів Na, що гальмує процес реполяризації. Позитивний слідовий потенціал виникає при гіперполяризації клітинної мембрани в процесі відновлення клітинного заряду за рахунок виходу іонів калію і роботи натрій-калієвого насоса.