Зачем нам изотоники? (часть 1)

Для того, чтобы мышца для
выполнения «пистолетика», например, начала сокращаться необходим сигнал
из ЦНС (центральной нервной системы). Как и почему в головном мозгу
гонщика появляется желание поприседать пистолетиком и вообще, как
работает головной мозг мы сейчас разбирать не будем, тем более, что это
науке еще неведомо. Начнем с того, что сигнал уже пошел.

Сигнал
этот передается по нервным клеткам-нейронам в виде электрохимической
реакции. Нейрон сначала спокоен и в нем сидит потенциал покоя, равный
-70мВ (милливольтам). В потенциале покоя в клетке мало ионов натрия и
много ионов калия (а в межклеточном пространстве все наоборот). Потом к
нему от соседнего нейрона прибегает электросигнал и передается нашей
клетке (нейрону). Выглядит эта передача примерно так: на конце соседнего
нейрона есть такая шишечка, называется она синапс, в ней есть
митохондрии, вырабатывающие энергию для работы этого синапса в виде АТФ
(аденозинтрифосфата) еще там всякие штучки и есть синаптические
пузырьки, в которых находятся молекулы медиатора-

ацетилхолина. Под
воздействием электросигнала пузырьки разрушаются, из них выскакивают
молекулы ацетилхолина и проникая через мембрану синапса они
просачиваются (диффундируют) в щель между нашими нейронами к рецепторам,
находящимся на мембране нашего нейрона. Там они находят свои рецепторы и
прижавшись к ним, открывают проходики (каналы) для ионов натрия. Ионы
натрия положительно заряженные (катионы) устремляются через эти
проходики внутрь нашего нейрона по градиенту концентрации (туда где их
мало) и меняют заряд с -70мВ на +30мВ. Для этого организм не тратит
энергию АТФ. Это и есть потенциал действия. Из нейрона наружу вместо
ионов натрия ломятся ионы калия (тоже катионы) тоже по градиенту уже по
своим проходикам.

Чтобы восстановить потенциал покоя нейрона
надо выкачать оттуда, заполнившие его ионы натрия и закачать убежавшие
ионы калия, для этого включаются натрий-калиевые насосы, находящиеся на
мембране. Их особенность в том, что для их работы нужна уже энергия АТФ и
нужен фермент натрий-калиевая АТФ-аза. Этот фермент, соединившись с
молекулой АТФ цепляет 3 иона натрия и выпихивает их из нейрона, а взамен
хватает 2 иона калия и засовывает их внутрь. Одной молекулы АТФ хватает
на 3 иона натрия и 2 иона калия. Но так получается, что положительно
заряженных ионов калия все-таки слишком много, для того чтобы достигнуть
отрицательного заряда в -70мВ. За счет натрий-калиевого насоса мы можем
только до -10мВ дотянуть. Оставшиеся -60мВ мы можем получить за счет
второго механизма — утечки ионов калия через калиевые каналы утечки.
Если натриевые каналы всегда закрыты и не пускают натрий внутрь, то
калиевые каналы открыты и выпускают лишний калий наружу по градиенту,
который насосы слишком сильно стараются накачать внутрь.

Собственно
до мышечного сокращения мы еще не дошли, ограничимся пока что этим. Но
зато мы теперь знаем, зачем нам натрий и калий, и почему нужно есть
поваренную соль, пить Нарзан, Боржоми и Изостар. Ну еще нам
нужен ацетилхолин, выработку которого организмом можно стимулировать при
помощи тренировок и спорт.питанием. При недостатке натрия, калия и
ацетилхолина мы теряем быстроту реакции и начинаем тупо тормозить.