Мембранный потенциал покоя

У всех исследованных физиологами клеток животных и растений поверхностная мембрана в покое электрически поляризована. В этом можно убедиться, введя внутрь клетки микроэлектрод, соединенный с электрорегистрирующей установкой. Как только кончик микроэлектрода попадает внутрь клетки, он мгновенно (скачком) приобретает некоторый постоянный электроотрицательный потенциал по отношению к электроду, расположенному в окружающей клетку жидкости Величина разности этих потенциалов у нервных клеток и волокон, например гигантских нервных волокон кальмара, составляет около - 70 мВ. Эту величину называют мембранным потенциалом покоя (МПП). Во всех точках аксоплазмы этот потенциал практически одинаков. Если кончик микроэлектрода выводят из клетки возвратным движением или прокалывая клетку насквозь, то разность потенциалов между электродами скачкообразно исчезает. Если кончик микроэлектрода недостаточно тонок, то он входит и выходит из клетки постепенно, давит и тянет за собой ткань, повреждая клетку, это "смазывает" броски потенциала и снижает величину МПП.Заметим, что здесь и дальше снижением мембранного потенциала мы будем называть уменьшение внутриклеточной негативности, вообще смещение внутриклеточного потенциала в позитивную сторону.

Связь МПП с поляризацией мембраны клетки доказывается, например, классическим опытом Бейкера, Ходжкина и Шоу с удалением аксоплазмы из гигантского аксона кальмара (диаметр аксона около 1 мм). Лишенный аксоплазмы аксон при его перфузии солевым раствором, сходным по ионному составу с аксоплазмой, демонстрирует примерно такие же скачки потенциала, т. е. такой же МПП, как и нормальный аксон.

Природа поляризации клеточной мембраны сегодня в основном определена. Чтобы ее понять, необходимо рассмотреть некоторые свойства самой мембраны, а также ионный состав внеклеточной среды и внутриклеточной жидкости. Мембрана аксона кальмара (и всех других клеток)-это очень тонкая, но достаточно прочная оболочка. Согласно электронно-микроскопическим данным ее толщина 5-10 нм (50-100 А). Известно, что мембрана состоит из липидов, белков и мукополисахаридов. Бимолекулярный слой липидов составляет матрикс мембраны. Белки, вкрапленные в липидный матрикс, образуют каналы для воды и ионов, формируют ионные насосы и т. п. (рис.3.1).

Рис.3. 1. Упрощенные схемы строения плазматической мембраны и ее механизмов, ответственных за формирование потенциала покоя и потенциала действия.