Ионный механизм возникновения потенциала действия

В основе потенциала действия лежат последовательно развивающиеся во времени изменения ионной проницаемости клеточной мембраны. При действии на клетку раздражителя проницаемость мембраны для ионов Na⁺ (рис. 1) резко повышается за счет активации (открывания) натриевых каналов. При этом ионы Na⁺по концентрационному.

Рис. 1.

Поскольку поток Na⁺ в клетку начинает превышать калиевый ток из клетки, то происходит постепенное снижение потенциала покоя, приводящее к реверсии — изменению знака мембранного потенциала. При этом внутренняя поверхность мембраны становится положительной по отношению к ее внешней поверхности. Указанные изменения мембранного потенциала соответствуют восходящей фазе потенциала действия (фазе деполяризации).

Мембрана характеризуется повышенной проницаемостью для ионов Na⁺лишь очень короткое время 0.2 — 0.5 мс. После этого проницаемость мембраны для ионов Na⁺вновь понижается, а для К⁺возрастает. В результате поток Na⁺внутрь клетки резко ослабляется, а ток К⁺из клетки усиливается (рис. 2.).

В течение потенциала действия в клетку поступает значительное количество Na⁺, а ионы К⁺ покидают клетку. Восстановление клеточного ионного баланса осуществляется благодаря работе Na⁺, К⁺— АТ Фазного насоса, активность которого возрастает при повышении внутренней концентрации ионов Na⁺ и увеличении внешней концентрации ионов К⁺. Благодаря работе ионного насоса и изменению проницаемости мембраны для Na⁺и К⁺ первоначальная их концентрация во внутри — и внеклеточном пространстве постепенно восстанавливается.

Итогом этих процессов и является реполяризация мембраны: внутреннее содержимое клетки вновь приобретает отрицательный заряд по отношению к внешней поверхности мембраны.