Электрическая нейтральность клетки
Перемещение ионов калия наружу и ионов хлора внутрь клетки приводит к накоплению отрицательного заряда в клетке и положительного во внеклеточном пространстве. На первый взгляд, такая ситуация противоречит принципу электрической нейтральности, однако это не так. Ионы калия, покидая клетку, накапливаются в непосредственной близости от ее мембраны, в то время как их отрицательно заряженные спутники остаются внутри клетки вблизи от внутренней поверхности той же мембраны. И те и другие фактически оказываются вне основной части раствора, как вне-, так и внутриклеточного. Также и ионы хлора, входя в цитоплазму, остаются вблизи от мембраны, а их спутники, оставленные перед проходом через мембрану, скапливаются поблизости от нее. Образуются два слоя ионов: катионов снаружи и анионов внутри клетки, которые удерживаются у мембраны благодаря взаимному притяжению. Таким образом мембрана играет роль электрической емкости, разделяющей и запасающей заряд.
Вышесказанное не означает, что ионы калия и хлора прикованы к поверхностям мембраны. Отдельные ионы свободно обмениваются с ионами внутри- или внеклеточного раствора. Тем не менее заряд, накопленный на мембране, остается неизменным, а растворы нейтральными.
Интересным представляется вопрос, какую долю от общего количества ионов в клетке составляют ионы, накапливающиеся на мембране? Доля их весьма незначительна. Если предположить, что диаметр клетки составляет 25 мкм, то при концентрации 120 ммоль общее количество катионов (а следовательно, и анионов) получится 4 на 10 в 12-ой степени. При мембранном потенциале -85 мВ величина заряда, разделенного мембраной, составляет приблизительно 5 на 10 в 11-ой степени одновалентных ионов на кв. см ( глава 7 ). При площади поверхности клетки 8 на 10 в минус 5-ой степени кв.см получается, что на внутренней поверхности мембраны накапливается около 4 на 10 в 7-ой степени отрицательных ионов, или одна стотысячная часть общего числа ионов во внутриклеточном растворе. Следовательно, перемещение ионов калия и хлора, достаточное для создания мембранного потенциала , никак не влияет на концентрации ионов в клетке.
