Изчисляване на потенциала за дифузия. Измерване на клетъчната мембрана потенциал

Видео: Невроните Лекция 4 - Мембрана

Когато мембраната е пропусклива за няколко различни йони, общият потенциал дифузия зависи от три фактора: полярността на електрическия заряд на всеки iona- (2) мембранна пропускливост (Р) за всеки iona- (3) концентрация (С) на съответните йони в (I) и външната страна на мембраната (о) , Формулата по Goldmana уравнение или уравнение Goldman-Hodgkin-Katz, позволява да се изчисли на мембранния потенциал на вътрешната страна на мембраната, ако е пропусклива за два моновалентни положителни йони (Na + и К +) и един отрицателен едновалентен йон СГ. EMF (СрН) = -61 • дневник (CNaiPNa + CKI + Пк + Ccli + Pcl) / (+ CNa0PNa CK0 + Пк + Ccl0 + Pcl).

Помислете за това уравнение. на първо място, натриев, калиев и хлорен - най-важните йони, участващи в генерирането на мембранни потенциали на нервните и мускулните влакна, както и в невроните на нервната система. градиента на концентрация на всеки от тези йони от двете страни на мембраната помага да се определи количеството на мембранния потенциал.

на второ място, степента на участие на всеки от тези йони в потенциала на мембраната е пропорционална на степента на пропускливост на мембраната за този йон. Така, ако мембраната е с нулева пропускливост на калиеви и хлорни йони, потенциала на мембраната е напълно определен само чрез концентриране градиент на натриеви йони и получената потенциал е потенциалът Нернст за натрий. Това е вярно за всяко от другите два йони ако мембраната е селективно пропускливата само една от тях.

трета, положителен градиент йонна концентрация насочено отвътре навън, което води до появата на отрицателен заряд в клетката. Това се дължи на факта, че при по-високи концентрации на положителни йони във вътрешността на мембраната в сравнение с външната страна на излишната дифундира навън. В този случай положителни заряди са разположени навън, и не са в състояние да дифундира аниони остават вътре в клетката, създавайки Електроотрицателност на вътрешната страна на мембраната. Ако има градиент за отрицателно зареден анион, обратен ефект настъпва. Например, излишните хлорни аниони води до външната страна на отрицателния заряд в клетката, тъй като отрицателно заредени хлорни йони дифундират в клетката, оставяйки отвън не е способен положителен йони дифузия.

четвърти, пропускливост натриеви и калиеви канали претърпява бързи промени по време на предаването на нервните импулси, а пропускливостта на хлорид канал не се променя значително по време на този процес. Следователно, за предаване на сигнали в нервните влакна са отговорни главно бързи промени натриев и калиев пропускливост.

Видео: потенциал за почивка

Измерване на клетъчната мембрана потенциал

Методът за измерване на потенциала на мембрана теоретично просто, но прилагането им на практика често е трудно поради малкия размер на по-голямата част на влакната. Клетъчната мембрана се пробива чрез пипета и се инжектира във влакното. Другият електрод, наречен безразличен намира в извънклетъчната течност, и с подходящ волтметър за измерване на потенциалната разлика между вътрешните и външните страни на мембраната. Волтометърът е сложно електронно устройство, което позволява да се измери много малко напрежение, въпреки изключително висока устойчивост на електрически ток върха микропипета, чийто диаметър - по-малко от 1 микрон, а съпротивата - над 1 милион ома. За откриване на бързи промени в мембранния потенциал в предаването на нервните импулси микроелектрода е свързан с осцилоскоп.

Видео: Майкъл Sachs (Michael ЗАКС) нелинейната динамика. Лекция № 5

Долната част на фигурата е показана стойност на електрически потенциал, измерена при всяка точка в мембраните на нервните влакна или негов (от ляво на дясно на фигурата). Докато електрода е разположен извън мембраната на нервните влакна, регистри нулеви потенциални съответстваща на потенциала на екстрацелуларната течност. След това, когато преминава през електрод запис на измененията на напрежението зоната на клетъчната мембрана (т.нар електрически дипол слоя) капацитет рязко намалява до -90 мВ. По време на движение на електрода чрез потенциалната стойност на влакната център остава постоянна при -90 мВ, но се връща на нула в момента на преминаване през електрод мембрана на противоположната страна на влакното.

че отрицателно заредена мембрана от вътрешната страна, за да се транспортира навън положителни йони в количество, достатъчно само да се разработи електрически дипол слой в самата мембрана. Всички други йони в рамките на нервни влакна, и могат да бъдат положителни или отрицателни. Следователно, за да се установи степента на нормалната потенциала на покой на -90 мВ в рамките на нервните влакна през мембраната трябва да мине много малък брой на йони, т.е. около 1/3000000 - 1/100000000 общ брой на положителни заряди в влакната. Съответно, движението като малък брой положителни йони отвън във влакното може да осигури промяна (обръщане) на потенциал от -90 до +35 тУ тУ по-малко от 1/10000 сек.