Ваш конспект

Физиология возбудимых тканей: потенциал покоя и потенциал действия

Ключевые тезисы:

• Физиология — это единая функциональная система, где все процессы взаимосвязаны.
• Возбудимые ткани (нервная, мышечная, секреторная) способны генерировать возбуждение.
• Основу возбуждения составляют транспорт ионов через мембрану.
• Ключевые состояния клетки: потенциал покоя (стабильный отрицательный заряд) и потенциал действия (процесс возбуждения).

Ключевые концепции

Функциональная система
Функциональная система — это схема, описывающая любой физиологический процесс как совокупность взаимосвязанных звеньев (например, газообмен включает капилляры, межреберные мышцы и т.д.). Если одно звено выбывает, система стремится его восполнить.

Возбудимые ткани
К ним относятся:

• Нервная ткань
• Мышечная ткань
• Секреторная ткань
  Возбуждение — это процесс изменения заряда мембраны клетки с отрицательного на положительный.

Основные определения

• Потенциал покоя — поддержание отрицательного заряда внутри клетки (около -70 мВ) в состоянии покоя.
• Порог раздражения — минимальная сила раздражителя, необходимая для возникновения возбуждения. Чем ниже порог, тем легче возбудить клетку.
• Закон «Все или ничего»: на подпороговый раздражитель клетка не реагирует, а на пороговый — отвечает максимальным возбуждением.

Транспортные белки мембраны

1. Белок-насос (например, Na⁺/K⁺-насос):

   • Транспортирует ионы против градиента концентрации.
   • Требует затрат энергии (АТФ).
   • «Плывёт против течения».

2. Белок-канал (каналы утечки):

   • Транспортирует ионы по градиенту концентрации.
   • Не требует затрат энергии.
   • «Плывёт по течению».

Потенциал покоя

Это поддержание отрицательного заряда внутри клетки (-70 мВ). Поддерживается тремя механизмами:

1. Каналы утечки для K⁺: калий свободно выходит из клетки по градиенту, клетка теряет положительные заряды и становится более отрицательной.
2. Na⁺/K⁺-АТФаза (насос): работает в режиме 2К⁺ внутрь / 3Na⁺ наружу, поддерживая градиент концентрации.
3. Скапливание K⁺ у мембраны: вышедшие ионы K⁺ создают положительный «барьер» у внешней стороны мембраны, который отталкивает другие положительные ионы и не даёт им войти обратно.

Градиент концентрации в покое:

• Na⁺: больше снаружи клетки.
• K⁺: больше внутри клетки.

Потенциал действия (возбуждение)

Это процесс изменения заряда мембраны с -70 мВ на положительный и обратно. График потенциала действия состоит из нескольких фаз.

Фазы потенциала действия (по порядку):

1. Деполяризация (медленная, затем быстрая) — заряд меняется с минуса на плюс.
2. Предспайк — достижение критической точки деполяризации («точки невозврата»).
3. Спайк (пик) — максимальное возбуждение, заряд клетки положительный.
4. Отрицательный следовой потенциал — заряд начинает снижаться.
5. Реполяризация — заряд возвращается от плюса к минусу.
6. Гиперполяризация — временный «провал» заряда ниже уровня покоя (-70 мВ).
7. Положительный следовой потенциал — окончательная стабилизация на уровне покоя.

Механизм:

1. Достигается критическая точка деполяризации.
2. Открываются потенциал-зависимые Na⁺-каналы → ионы Na⁺ лавинообразно входят в клетку → быстрая деполяризация (заряд становится положительным).
3. Na⁺-каналы инактивируются, открываются потенциал-зависимые K⁺-каналы → K⁺ выходит из клетки → начинается реполяризация.
4. Работа Na⁺/K⁺-насоса восстанавливает исходный градиент концентрации.

Изменение возбудимости во время потенциала действия

Возбудимость — способность клетки генерировать потенциал действия. Меняется в разные фазы:

1. Экзальтация (супернормальная возбудимость) — в фазах предспайка и относительной рефрактерности. Клетку возбудить легче, чем в покое (она близка к критической точке).
2. Рефрактерность (абсолютная) — во время спайка. Клетку невозможно возбудить никаким раздражителем.
3. Рефрактерность (относительная) — на нисходящем колене спайка. Клетку можно возбудить, но только сверхсильным раздражителем.
4. Субнормальная возбудимость — во время гиперполяризации. Клетку возбудить сложнее, чем в покое (она далека от критической точки).

Выводы:

• Потенциал покоя — это базальное состояние, поддерживаемое ионными градиентами.
• Потенциал действия — это стандартизированный ответ клетки на пороговый раздражитель по закону «Все или ничего».
• Возбудимость клетки динамически меняется в процессе возбуждения, проходя периоды повышенной, нормальной, нулевой и пониженной чувствительности.