Биоелектричен потенцијал

Биоелектричниот потенцијал е резултат од различна концентрација на позитивните и негативните јони од двете страни на клеточната мембрана.

Биоелектричен потенцијал

Биоелектричниот потенцијал е резултат од различна концентрација на позитивните и негативните јони од двете страни на клеточната мембрана. Поточно, течноста во внатрешноста на клетката (меѓуклеточната течност- цитоплазма) како и онаа надвор од неа (вонклеточна течност) претставува електролитен раствор што содржи позитивни и негативни јони. Во општ случај, без влијание на надворешното електрично поле, непосредноод внатрешната страна на клеточната мембрана се натрупува вишок негативни јони, а позитивните јони се натрупуваат на надворешната страна на мембраната.на тој начин во близина на мембраната доаѓа до формирање на двоен електричен слој. По своите електрични својства клетката и нејзината околина може да се прикажат како кондензатор. Цитоплазмата и течноста што ја опколува, кои имаат висока спроводливост, се двете електроди, а клеточната мембрана со својата мала спроводливост ја има улогата на диелектрик кој ги разделува електродите.

Биоелектричен потенцијал на мирување

Биоелектичните потенцијали што се појавуваат во некој орган или клетка без нивно побудување се наречени биоелектрични потенцијали на мирување.
Нивната појава се должи на нееднаквата концентрација на позитивните и негативните јони предизвикана од циркулацијата на течноста во која тие се наоѓаат. При метаболитичките процеси, тие посебно се прераспределуваат поради различната способност на дифундирање низ клеточната мембрана. На тој начин во близина на мембраната се формира двоен електричен слој кој условува појава на одредена разлика во електричните потенцијали (мембрански потенцијал). Големината на мембранскиот потенцијал може да се мери. Тоа се прави со помош на специјални микро-електрода со која се пробива клеточната мембрана и се внесува во нејзината внатрешност а другата електрода се поставува во течноста на меѓуклеточниот простор. Биоелектричните потенцијали секогаш немаат иста големина. Промената на биолектричните потенцијали со текот на времето укажува на физиолошката состојба на испитуваниот орган, ткиво или клетка. За определување на вредностите на биопотенцијалите и следењето на нивните промени се користат специјални електронски апарати снабдени со засилувачи со чел да се зголемат малите големини на биопотенцијалите. Така добиените вредности се прикажуваат табеларно или графички. Внатреклеточната и вонклеточната течност имаат различен состав. Вонклеточната течност содржи голема концентрација на натриумови јони, а мала концентрација на калиумови јони. Кај внатреклеточната течност состојбата е обратна. Ваквата нерамномерна распределба на натриумови јони е резултат од дејството на таканаречената натриум-калиумова пумпа.внатреклеточната и вонклеточната течност се електролити во кои се наоѓаатод 150 до 160 mmol/l позитивни и негативни јони. По пат на пасивен и активен транспорт тие поминуваат низ мембраната на клетката, а како последица од тоа е појавата на таканаречен мембрански потенцијал.

Нернстов потенцијал

Пропусливоста на мембраната на клетката за калиумовите јони е голема, а таа не е пропуслива за анјоните кои се наоѓаат во клетката бидејќи тие имаат поголеми димензии. На тој начин калиумовите јони дифундираат од клетката према надвор. Поради ова надворешната страна од мембраната се електризира позитивно, а внатрешната негативно и како последица на тоа се јавува разлика во електричните потенцијали познат како Нернстов потенцијал. За да се најде вкупниот потенцијал предвид треба да се земат повеќе фактори и тоа:

• обична дифузија на повеќе видови јони низ мембраната
• активниот транспорт обезбеден од натриум-калиумовата пумпа
• пропусливоста на мембраната за поодеелни јони
• видот на електричниот полнеж на јоните
• концентрацијата на соодветните јони во и надвор од клетката и други.

Најважна улога во создавањето на мембранскиот потенцијал има дифузијата на натриумовите и калиумовите јони. При нормална состојба пропусливоста на клетките на калиумовите јони е за 100 пати поголема од пропусливоста за натриумовите јони. Затоа главна улога во создавањето на мембранскиот потенцијал во мирување има дифузија на калиумовите јони.

$\Delta V=V_{2}-V_{1}={\frac {R\cdot T}{F}}\cdot lm{\frac {ci}{ce}}$

• R-универзална гасна константа
• F-Фарадеева константа
• Т-температура изразена во келвини
• ci-концентрација на јони од внатрешната страна на клетката
• ce-концентрација на јони од надворешната страна на клетката

Дејствен потенцијал

Побудувањето на клетките може да се оствари на повеќе начини:

• механичко дејство
• хемиско дејство
• електрично дејство и друго.

Кај побудените клетки се менуваат електричните својства на клеточната мембрана. За време помало од 1 милисекунда (ms), надворешната страна на клеточната мембрана станува негативна во однос на внатрешната (спротивен потенцијал). Промената на мембранскиот потенцијал при побудување на клетките се нарекува дејствен потенцијал. Ваквата прераспределба на електричните полнежи трае сè додека трае и побудената состојба на клетките, после која, повторно се воспоставува мембрански потенцијал на мирување. Појавата на дејствениот потенцијал започнува со тоа што се зголемува пропусливоста на мемраната на јоните на натриумот.

Деполаризација

Деполаризација е процес кај кој користејќи ја зголемената пропусливост јоните на натриумот во голем број навлегуваат во клетката поради што нејзината внатрешна страна позитивно се поларизира.

Реполаризација

Брзата дифузија на натриумовите јони трае од 0,1 до 1ms. Создадениот позитивен полнеж во внатрешната страна на мембраната ќе го забави натамошното дифундирање на натриумовите јони. Намалената дифузија на натриумот ќе предизвика намалена пропусливост за јоните на натриумот а се зголемува пропусливоста за калиумовите јони. Како последица од тоа повторно се воспоставува мембрански потенцијал на мирување. Овој процес се наредкува реполаризација.

Причини за промени на пропусливоста на мембраната

Причините за брзи промени во пропусливоста на мембраните и ден денес не се познати. Врз основа на фактот дека присуството на калциумот ја смалува пропусливоста за јоните на натриумот поставена е следната хипотеза:
Дифузија на јоните на натриумот се остварува по пат на негово врзување со некој рептор-преносител. За истиот рецептор се врзува и калциумот. При зголемена концентрација на калциумот вонклеточно, рецепторот е преокупиран со калциумот, па затоа дифузијата на натриумот е намалена. Во време на побудувањето на мембраната почетната количина на натриум што влегува во клетката го истиснува калциумот од рецепторот па поради тоа се зголемува пропусливоста на натриумот.за време на реполаризацијата, создадениот спротивен потенцијал го спречува влегувањето на натриумот во клетката, калциумот повеќе се врзува за рецепторот, а последицата е намалена пропусливост за натриумот.