Практическая часть

Для решения задач рассмотрите рисунок 1, обратите внимание на область равновесного потенциала для калия (на оси ординат значения меньше – 60 мВ) и область равновесного потенциала для натрия (на оси ординат значения от 0 до + 30 мВ). Из рисунка видно, что область потенциала покоя клетки определяет разность ионов калия на внутренней и наружной поверхности мембраны, а потенциал действия определяется разностью ионов натрия на внутренней и наружной поверхности мембраны. Отсюда следуют рассуждения для решения задач.

Задача 1. Рассчитать амплитуду потенциала действия мышцы человека при 30 ^оС, если известно, что потенциал покоя определяется равновесным калиевым потенциалом, а потенциал действия определяется равновесным натриевым потенциалом [К+] н = 5,9 ммоль/л; [К+] в = 147 ммоль/л; [Na+] н = 164 ммоль/л; [Na+] в = 17 ммоль/л. (Ответ: 143 мВ).

Амплитуда (высота) потенциала действия есть сумма между потенциалом покоя и потенциалом реверсии (формула 1). Потенциал реверсии зависит от соотношения ионов натрия. Тогда:

- определяем значение потенциала покоя

- определяем значения потенциала реверсии

- находим амплитуду потенциала действия

φ_м^ПП = - 8,31 · (273+30) / 96500 · 2,3 · Log (147/5,9) = - 0,084 В

φ_м^рев = - 8,31 · (273+30) / 96500 · 2,3 · Log (17/164) = 0,059 В

φ_м^ПД = |- 0,084| +0,059 = 0,143 В = 143 мВ

Ответ: 143 мВ (абсолютная величина)

Задача 2. Рассчитайте амплитуду потенциала действия, если концентрация калия и натрия внутри клетки нейрона соответственно: 125 ммоль/л, 1,5 ммоль/л, а снаружи 2,5 ммоль/л и 125 ммоль/л. (Ответ: 160 мВ).

Задача 3. Вычислить величину потенциала действия нерона по данным распределения основных электрогенных ионов. Вычислите абсолютную величину амплитуды потенциала действия нервной клетки, если из­вестно, что распределение ионов К⁺ характери­зуется отношением 1: 40, a Na⁺ - 1: 8. Экспе­риментальное определение концентрации ионов проводилось при температуре 22°С. (Ответ: 146 мВ)

Задача 4. Рассчитайте амплитуду ПД, если концентрация калия и натрия внутри клетки нервной ткани соответственно 138 ммоль/л, 2,5 ммоль/л, а снаружи 2,0 ммоль/л и 145 ммоль/л. Экспе­риментальное определение концентрации ионов проводилось при температуре 34°С.

Контрольные вопросы:

1. Какой транспорт ионов создает мембранную разность потенциалов: пассивный или активный?

2. Что больше: скорость распространения электрического сигнала по проводам морского телеграфа или скорость распространения нервного импульса по мембране аксона? Почему?

3. Как соотносятся проницаемости мембраны аксона нервной клетки для различных ионов в покое и при возбуждении?

4. Что является деполяризующим раздражителем?