В норме в состоянии покоя мембрана аксона поляризована: внутри аксона ионов калия в 30 раз больше, чем ионов натрия. Концентрация анионов также различна. Катионы внутри клетки нейтрализуются в основном белками и фосфатами, которые не могут выходить наружу; внеклеточные катионы (в основном Na+) уравновешиваются Cl–, проницаемость которого выше, чем белков. Это во-первых. Во-вторых проницаемость Na+ составляет 1/20 проницаемости К+. В третьих, К+, Na+ АТФ-аза выкачивает 3 Na+ в обмен на 2 К+. При таких условиях внутренняя сторона клеточной мембраны заряжена электроотрицательно по отношению к наружной поверхности и электродвижущий трансмембранный потенциал Е=-70 мВ. При действии медиатора происходит активация аденилатциклазы мембран, под влиянием которой из АТФ образуется ц-АМФ, включающий каскадный механизм активации (фосфорилированием белков) натрий-калиевой АТФ-азы (ионного насоса). Таким образом, с участием АТФ происходит вначале открытие каналов для прохождения ионов натрия внутрь аксона, а затем открытие каналов для выхода ионов калия наружу. В этом состоянии разность потенциалов достигает +40мВ, положительный заряд внутри аксона. Это потенциал действия и, возникнув в одном участке, вследствие диффузии ионов вдоль волокна, снижает потенциал покоя и вызывает здесь тоже развитие потенциала действия. Возникает волна деполяризации — нервный импульс; затем происходит распространение волны деполяризации. Восстановление мембраны в поляризованном виде происходит также с участием ионных насосов с затратой АТФ. Следовательно, для функционирования нервной системы необходима выработка и затрата значительных количеств АТФ.
