Cu toate acestea, mecanismele pasive nu permit să înțeleagă motivele menținerii asimetrie ionic pe toată durata de viață a celulei, în plus, sa observat că multe dintre substanțele trec prin membrana împotriva unui gradient de concentrație. Desigur, acest proces este consumatoare de energie. Prin urmare, un astfel de mecanism de transfer se numește activ. Transportul activ, este întotdeauna selectiv. A fost descoperit în 1955 și Hodgkins pompa nazvankaly-sodiu.
Acesta prevede o „pompare“ din celula de ioni de sodiu și de potasiu a ionilor de transport în interiorul acestuia. Acest lucru se face prin utilizarea proteinei de transfer. Aceasta captura în ionii de sodiu citoplasmă 3 și să le transporte către exterior, în cazul în care ionii sunt scindate și, astfel, derivate din celule. Pe suprafața exterioară 2 sunt atașate la transportorul de ioni de potasiu, care sunt descărcate în celulă.
Acest lucru se realizează cu o cheltuială de energie, care este o sursă de adenozin trifosfat (ATP). Dezintegrarea are loc sub acțiunea enzimei ATP ATPaza, în care este eliberat energia care este utilizată în pompa de sodiu și potasiu. Când deplasările transmembranare concentrația ionilor, activitatea K-Na-pompă poate fi reglată automat. În reglementarea particular adenozinetrifosfataza importanță, care este activat prin creșterea concentrației de sodiu și potasiu în citoplasmă în lichidul intercelular.
Funcționarea pompei produce următoarele rezultate:
1) menține concentrația ridicată de K + ioni in interiorul celulei, asigurând astfel constanță potențialului de repaus,
2) menține o concentrație scăzută de ioni de sodiu din interiorul celulei,
3) menținerea unui gradient de concentrație de sodiu, pompa de conjugat sodiu-potasiu favorizează transportul de aminoacizi si glucoza prin membrana celulară.
Asimetria Astfel ion datorită atât permeabilitate selectivă a membranei în poziție de repaus, și o pompă de activitate-Na-K. Această valoare poate fi calculată după formula lui Goldman:
Em = ______ • ln ________________________________________________. unde
ext, n - concentrarea lor internă și externă.
Modificări în potențialul de membrană. Potențialul de acțiune sau acțiune curentă
Biotoki observat nu numai în pace, ci și în excitarea țesutului. procese electrice sunt întotdeauna însoțite de entuziasm și sunt cel mai bun criteriu său.
Pentru prima dată prezența curenților biologice în excitația Matteucci a fost descoperit în 1837 în următorul experiment. El a luat 2 n.-m. preparare nervoase si una dintre ele este suprapus pe celălalt braț, care irita electrocutarea nervoase. când E. DC a refuzat nu numai musculare enervant, dar, de asemenea, diferite. Acest fapt se explică prin faptul că apar reducerea primelor mușchi în ea biotoki, puterea de care este suficientă pentru a excita nervul culcat pe al doilea medicament ei și poate provoca o reducere a mușchilor inervate.
În 1954, Muller și Kolliker a constatat că fenomenele electrice însoțească și activitatea inimii. Ei au impus pe inima bate nervul animal cu sânge cald n.-m. Prepararea mușchiului gastrocnemian de broasca, și sa observat că la fiecare contracție a mușchiului cardiac este redusă și, în același timp. biotoki inima excita nervoase, și el - musculare.
În viitor, curenții de acțiune au fost găsite în toate țesuturile excitabile din activitățile lor. In anul 1800, Herman numit curenți care însoțesc procesul de excitație, potențialul sau acțiunile curente. Acest termen este folosit în zilele noastre, iar acțiunile curente sunt considerate cel mai bun indicator de excitație a țesuturilor.
Acțiunile actuale pot fi înregistrate.
Acest lucru se face prin intermediul microelectrozi. Un electrod dispus pe suprafață și microelectrodul este introdusă în celulă. În acest caz, înregistrarea este pe fundalul Quiescent potențial curent sau membrană. Imediat după introducerea electrodului în osciloscop celulei detectează prezența potențialului de repaus, care este egal cu - 70 mV. În cazul în care, după această celulă enervant superthreshold stimuli care acționează aproape de electrodul extracelular, celula este excitat, iar osciloscopul înregistrează curba de curent cu o singură fază de acțiune, care reflectă fluctuația rapidă a potențialului de membrană. La momentul curbei de excitație crește progresiv, se ajunge la 0 și apoi să depășească. După ce a părăsit acest punct de excitație de acțiune și taxa membranei se reduce la -70mv.
acțiunea monofaza Când acest lucru este înregistrat potențial (Figura 8). Actuala fază acțiune curbă mai multe părți. Curba ascendentă nazyvayutfazoy depolarizare. deoarece reflectă reducerea și dispariția polarizării inițiale a membranei. Această fază are loc cel mai rapid. Partea superioară a nazyvayutspaykom acțiunii curente. genunchi în jos caracterizează restaurarea original de polarizare a membranei și repolarizarea nazyvayutfazoy. În această fază distincție 2 părți imedlennoy repolarizare -Quickly cu căderea abruptă a curbei când restabilirea potențialului membranei încetinirii, această parte nazyvayutsledovym adesea potențial negativ. După el, în anumite țesuturi (nerv non-cărnoase) nablyudaetsyasledovoy potențial pozitiv. creșterea taxei membranei, eegiperpolyarizatsiya.
„Ion teoria descoperire barieră“ mecanism ionic al potențialului de acțiune pentru prima dată, a încercat să explice Yu Bernsheteyn în 1912 cu poziția. Conform acestei ipoteze, atunci când membrana stimul își pierde selectivitatea și toți ionii sunt în măsură să se deplaseze pe gradientului său de concentrație: Na- în celulă, la - la suprafață. Concentrația lor deasupra și dedesubtul membranei, și potențialul de membrană aliniat în porțiunea excitat dispare. Durează un timp foarte scurt, după care potențialul de membrană este complet restaurat. Bernstein amplitudinea acțiunii curente este egală cu valoarea potențialului de membrană.
Această teorie a fost extinsă la investigațiile microelectrode Hodgkin și Katz (1949). In experimentele lor pe fibrele nervoase calmar gigant au descoperit ca curenții de acțiune au o amplitudine mai mare decât curenții Quiescent: MP la excitație nu scade numai la 0 și este inversat - suprafața exterioară este încărcată negativ în raport cu interior.
Hodgkin, Huxley, Katz (1952), pentru prima dată a prezentat teoria participării individuale a diferitelor ioni în formarea potențialului de acțiune (Figura 9).
Conform acestei teorii a potențialului de acțiune are mai multe etape:
1) fazagradualnoy depolarizare - de data aceasta de la aplicarea stimulului pentru a ajunge la nivelul critic de depolarizare, apoi se dezvoltă porțiune de mare amplitudine a potențialului de acțiune. depolarizare treptată se caracterizează prin deschiderea treptată a canalelor de sodiu, intrarea lentă a ionilor de sodiu în celulă și gradientul concentrației de scăderea treptată în MP. Durata primei faze a țesutului nervos - 0,00004 sec, pentru mușchii scheletici - 0,0001 sec. Prin reducerea potențialului de membrană la Ecr. Este deschiderea canalelor de sodiu și faza următoare este dezvoltată.
2) faza de depolarizare rapidă - de data aceasta de la începutul vârfului de origine la partea de sus. Toate canalele de sodiu deschise și ioni de sodiu în celule de avalanșă vine asupra concentrației și gradientul electrochimic. În această fază schimbare potențialul de membrană se produce rapid, scade și devine o sarcină pozitivă, atingând valori de + 30- + 40 mV. Se nazyvaetsyapikom ilispaykom depolarizare. Amplitudinea potențialului de acțiune este de 100-120 mV.
D
3) faza de repolarizare - se determină prin reducerea polarizării membranei la nivelul inițial. Pornind de la momentul atingerii taxei membranei + 30- + 40mV. In acest moment, canalele de sodiu sunt canalele de potasiu inactivați și activate. Permeabilitatea la ionii de potasiu crește și începe să părăsească celula. Această perioadă de timp este de două segmente - un declin relativ rapidă a membranei de polarizare (repolarizare rapidă). și ulterior polarizarea celulei scădere mai lentă (repolarizare lentă). care nazyvaetsyaotritsatelny urme potențial. scădere lentă a polarizării membranei datorită includerii în activitatea mecanismelor de transport activ de sodiu și potasiu (pompă de potasiu-sodiu). Durata celei de a treia fază a nervului este de 0.02-0.03 secunde pentru mușchi - aproximativ 0.05-0.1 secunde.
4) Faza de hiperpolarizare (potențial trace pozitiv) - reducerea polarizării membranei celulare sub valoarea inițială. Hiperpolarizarea caracteristic fibrelor nervoase nemielinizate. Acesta este asociat cu o creștere temporară a permeabilității la K + ioni. Durata urmelor electropozitivitate nervului aproximativ 0,1 sec, pentru mușchi - 0,25 sec sau mai mult.
După hiperpolarizarea MP complet normalizat la bazală -70mV. O astfel de PD observată în oricare sistemului excitabil, procedând la viteze diferite, și luând un timp diferit. PD se dezvoltă în conformitate cu legea „totul sau nimic“.
Acțiunile actuale sunt unul dintre criteriile cele mai obiective de excitație, prin urmare, de înregistrare este utilizat pentru a evalua activitatea multor organe: EKG, EEG, EMG, etc. curenți de acțiune au găsit aplicarea practică în protetica - în crearea de proteze controlate.