0174

Wszystkie powyższe rozważania nie są jednak zadowalające. Jak wyjaśnić utrzymującą się różnicę stężeń jonów po obu stronach błony? Zjawisko donnanowskie zawodzi, odpowiada bowiem stanowi równowagi, a stan taki jest zaprzeczeniem życia. Do stanu równowagi donnanowskiej komórka zbliża się po zahamowaniu procesów metabolicznych np. środkami chemicznymi. Obniża się wtenczas potencjał błonowy, w związku ze zmianą stężeń jonów potasowych; zmieniają się z kolei ciśnienia osmotyczne zakłócając funkcje komórki. Trzeba założyć istnienie mechanizmu, który by brał aktywny udział w utrzymywaniu stężeń jonów na odpowiednich poziomach.

Jony sodu, które działaniem gradientów stężenia i pola elektrycznego w błonie przechodzą do wnętrza komórki, zostają przez pompę jonową, kosztem energii wydatkowanej przez komórkę, z powrotem przetransportowane na zewnątrz.

Dla jonów potasu rolę takiej „pompy powrotnej” wypełnia częściowo gradient pola elektrycznego, jest on jednak niewystarczający. I w tym przypadku część jonów potasu musi być aktywnie przepompowana do wnętrza komórki dla utrzymania odpowiedniego gradientu stężenia.

Pompa jonowa zapewnia stacjonarny przepływ jonów poprzez błonę, utrzymując stałe warunki stężeń, pól elektrycznych, ciśnień osmotycznych itp.

Jony chlorkowe nie wymagają transportu aktywnego, gradienty stężenia i pola elektrycznego, przeciwnie skierowane, zapewniają stacjonarny przepływ za pośrednictwem transportu biernego.

Andrzej Morawiecki

10. BIOFIZYKA TKANEK

10.1.    Tkanka nerwowa

10.1.1.    Komórka nerwowa. Potencjał czynnościowy

Tkanka nerwowa składa się z wyspecjalizowanych komórek, których zasadniczą cechą, z punktu widzenia biofizyki — jest zdolność reagowania szybkimi zmianami potencjału na pewne bodźce zewnętrzne.

Komórka nerwowa (neuron) jest przedstawiona schematycznie na ryc. 10.1. Składa się ona z części centralnej zwanej ciałem neuronu, licznych wychodzących z niego wypustek zwanych dendrytami oraz jednej znacznie dłuższej wypustki —aksonu, czyli włókna nerwowego, zakończonego rozgałęzieniami. Długość aksonu może w niektórych przypadkach dochodzić do 1 metra. Niektóre rodzaje komórek nerwowych mają aksony otoczone wielowarstwową otoczką lipidowo-białkową, tzw. osłonką mielinową. Otoczka ta charakteryzuje się małą przepuszczalnością dla wody i jonów i w związku z tym — znaczną opornością elektryczną. W osłonce tej, w określonych odstępach na długości aksonu, znajdują się tzw. przewężenia Ranviera, w których oporność elektryczna osłonki znacznie spada. Akson kontaktuje się w tych miejscach ze swoim otoczeniem — płynem śródtkankowym. Komórka nerwowa kontaktuje się z innymi komórkami nerwowymi (a w niektórych

181