Потенциал покоя

Во всех легко возбудимых клетках существует заметный электрический потенциал между внутренней стороной плазматической мембраны и поверхностью клетки. Этот мембранный потенциал покоя имеет всегда одну направленность (внутренняя сторона отрицательна по отношению к внешней) и примерно одинаковую величину: от –50 до –90 мВ (у растений до –200 мВ). Он служит основой возбудимости клетки.

Мембранный потенциал покоя обусловлен 1) асимметричным распределением ионов между внутренней средой клетки и внеклеточной жидкостью и 2) специфическими свойствами проницаемости плазматической мембраны. Концентрация К⁺ внутри клетки значительно выше, чем снаружи, а ионов Na⁺, наоборот, снаружи больше, чем внутри. Из анионов вне животной клетки больше всего С1^–, а внутри клетки – SО₄^2– и белковых анионов. Это типичное динамическое равновесие поддерживается работой транспортных механизмов (ионных насосов), осуществляемой за счет энергии АТР. Плазматическая мембрана животной клетки в «покое» хорошо пропускает К⁺, хуже – С1^– и совсем плохо – Na⁺ (в случае гигантского аксона кальмара относительные константы проницаемости для К⁺, С1^– и Na⁺ равны соответственно 1, 0,45 и 0,04).

В первом приближении потенциал покоя животной клетки соответствует потенциалу равновесия для К⁺. Ионы К⁺ из-за существующего градиента концентрации (химического градиента) стремятся выходить наружу, но этому противодействуют остающиеся внутри анионные партнеры. В результате создается электрический градиент (снаружи – избыток, внутри клетки – недостаток положительных зарядов). Равновесие устанавливается тогда, когда оба градиента уравновешивают друг друга, иными словами – когда электрохимический градиент равен нулю.