Физиология клетки

Роль поверхностных зарядов клеточной мембраны и ионов Са²⁺ в формировании ПП. Наружная и внутренняя поверхности клеточ­ной мембраны несут собственные электри­ческие заряды, преимущественно с отрица­тельным знаком. Это полярные молекулы клеточной мембраны — гликолипиды, фосфолипиды, гликопротеиды. Фиксированные наружные отрицательные заряды, нейтрали­зуя положительные заряды внешней поверх­ности мембраны, уменьшают ПП. Фиксиро­ванные внутренние отрицательные заряды клеточной мембраны, напротив, суммируясь с анионами внутри клетки, увеличивают ПП. Роль ионов Са²⁺ в формировании ПП заклю­чается в том, что они взаимодействуют с на­ружными отрицательными фиксированными зарядами мембраны клетки и отрицательны­ми карбоксильными группами интерстиция и нейтрализуют их, что ведет к увеличению и стабилизации ПП.
Таким образом, ПП — это алгебраическая сумма не только всех зарядов ионов вне и внут­ри клетки, но также алгебраическая сумма отрицательных внешних и внутренних поверх­ностных зарядов самой мембраны. Роль про­ницаемости клеточной мембраны в проис­хождении ПП иллюстрируется на модельном опыте (рис.1).
Сосуд разделен полупроницаемой мембра­ной. Обе его половины заполнены раствора ми K₂SO₄ различной концентрации (С₁ и С₂), причем С₁< С₂. Мембрана проницаема для К⁺ и непроницаема для SO^2-_4. Ионы К⁺ переме­щаются, согласно концентрационному гра­диенту, из раствора С₂ в раствор С₁. Посколь­ку ионы SO^2-₄ не могут пройти в раствор С₁, где их концентрация тоже ниже, мембрана поляризуется и между двумя ее поверхностя­ми возникает разность электрических потен­циалов, соответствующая равновесному ка­лиевому потенциалу (Ек). В растворе С₂ оста­ется больше отрицательных зарядов, в рас­творе С₁ становится больше положительных зарядов.
При проведении измерений потенциал ок­ружающей клетку среды принимают за вели­чину, равную нулю. Относительно нулевого потенциала внешней среды потенциал внут­ренней среды клетки, как отмечалось выше, составляет величину порядка —60—90 мВ. Повреждение клетки приводит к повышению проницаемости клеточных мембран, в ре­зультате чего различие проницаемости для К⁺ и Na⁺ уменьшается; ПП при этом снижается. Подобные изменения встречаются при ишемии ткани, например миокарда. У сильно по­врежденных клеток ПП может снизиться до уровня доннановского равновесия, что нару­шает электрическую активность клеток орга­на в целом или его части. Однако и в норме происходит перемещение ионов согласно электрохимическому градиенту.