Электрическая функция мембраны

Если клетка живая, то на ее оболочке есть электрический заряд – мембранный потенциал. Внутри клетки заряд отрицательный, снаружи положительный, разность потенциалов (напряжение на мембране) составляет около 70 мВ.

Главный источник разности потенциалов на мембране – белок-канал натрий-калиевая АТФ-аза. За счет энергии АТФ натрий-калиевая АТФ-аза выкачивает из клетки 3Na⁺, а закачивает только 2К⁺, т.е. один лишний «плюс» остается снаружи. На функционирование натрий-калиевой АТФ-азы тратится около 1/3 всей АТФ, вырабатываемой в клетке (у нейронов – 2/3).

Значение мембранного потенциала

1) Запасание энергии (наряду с АТФ). Энергия мембранного потенциала может переходить в энергию АТФ и обратно с помощью универсального фермента протонной АТФ-синтазы:

• в пластидах и митохондриях за счет градиента протонов вырабатывается АТФ (Е_МП → Е_АТФ);
• у растений, грибов и бактерий мембранный потенциал создается за счет протонов, которые выкачиваются из клетки с затратой АТФ (Е_АТФ → Е_МП)
• вращающий механизм жгутика бактерий сходен с АТФ-синтазой, работает за счет прохождения через него протонов внутрь клетки (Е_МП → Е_МЕХ.)

2) Регуляция структуры белков, встроенных в мембрану (напряженность электрического поля на мембране очень высока из-за ее микроскопической толщины, а в белках много полярных и заряженных компонентов).

3) Работа нервной системы основана на передаче колебаний мембранного потенциала на расстояние. В связи с этим возможно изучение работы организма с помощью снятия потенциалов, например: электрокардиография, электроэнцефалография и т.п.