Мембранен и акционен потенциал

Основното свойство на живата тъкан е способността и да реагира на промените на външната или вътрешната среда на организма. Това свойство се означава като дразнимост, а промените, които го предизвикват се наричат дразнители. Дразнимостта е свойство на всички живи клетки, но само някои от тях имат способността да отговарят на дразнителите чрез възбуждане, което означава, че те притежават и свойството възбудимост. Възбудимостта е начинът за отговор на тези клетки срещу дразнителите. Тя се осъществява чрез промени в пропускливостта клетъчната мембрана, които водят до преразпределение на йоните от двете страни на мембраната и промяна в стойността на мембранния потенциал. Тези електрични явления могат да останат локализирани само в една част на мембраната или да се разпространят по нея и да се предадат на от една клетка на друга. Това явление обуславя другото свойство на възбудимите тъкани – проводимост.

Мембранен потенциал

Наличието на мембранен потенциал е една от основните характеристики на клетъчните мембрани. При нервните и мускулните клетки неговите стойности са около 60-90 mV. Той се обуславя от факта, че вътрешната част на мембраната е отрицателно заредена по отношение на външната. Съществуването на мембранния потенциал се дължи от процесите на дифузия на йоните и на пренос на съпътстващия ги електричен заряд. Или с други думи всяка промяна в йонните концентрации във вътреклетъчното и извънклетъчното пространство води до промяна на мембранния потенциал.

Дифузията на йони през клетъчната мембрана се осъществява по техния концентрационен градиент. При преминаването им от едната в другата страна на плазмалемата се пренасят електрични заряди, което води до създаване на електричен градиент, който е насочен в обратна посока на концентрационния. По тази причина движението на йони през мембраната не се определя само от концентрационния или от електрични градиент, а от електрохимичен градиент, или с други думи от двете движещи сили взети заедно. На базата на електричния градиент съществува равновесен потенциал за всеки един йон от двете страни на плазмалемата. Така поради наличието на множество йони, за които клетъчната мембрана е пропусклива всеки един от тях се стреми да достигне своя равновесен потенциал. Установява се едно устойчиво състояние, при което само за отделни йони съществува електрохимичен градиент. Те преминават пасивно през мембраната, благодарение на което разпределението на електричните заряди (на йоните) от двете страни на мембраната остава относително постоянно. Избирателната пропускливост на клетъчната мембрана е един от основните фактори за поддържането на мембранния потенциал. Някои клетки (възбудимите тъкани – мускулна и нервна) притежават способността да променят пропускливостта на клетъчната си мембрана и по този начин да променят и мембранния си потенциал. При тях мембранният потенциал в спокойно състояние се означава като потенциал на покой. Потенциалът на покой се определя от разпределението на йоните от двете страни на мембраната и от пропускливостта и за съответните йони. За повечето клетки той притежава стойности от -70 до -90 mV.

Мембранният потенциал на покой на работния миокард е значителен. Стойността му е около -90mV. Мембраните на възбудимите тъкани притежават потенциал зависимо йонни канали, които се наричат електровъзбудими.

Промените в мембранния потенциал, могат да бъдат в две посоки:

• Деполяризация – промяна в мембранния потенциал в посока на намаляване;
• Хиперполяризация – промяна в мембранния потенциал в посока на увеличаване.

Акционен потенциал

При определена деполяризация йонният ток през зависимите от потенциала натриеви канали се увеличава до такава степен, че не може да бъде компенсиран от противоположно протичащият йонен ток. Така се достига до критичния потенциал, при които се генерира потенциал на действие или акционен потенциал. Дразнене, като предизвиква такова ниво на деполяризация, което да бъде последвано от акционен потенциал, се нарича прагово дразнене. Средната стойност на акционния потенциал в кардиомиоцитите е 105 mV. Там той е тип плато.