Izračunavanje potencijalne difuzije. Mjerenje ćelijske membrane potencijala

Video: Neuroni Predavanje 4 - Membrane

Kada je membrana propušta za nekoliko različitih iona, ukupni difuzije potencijal ovisi o tri faktora: polariteta električnog naboja svakog iona- (2) Propusnost membrane (P) za svaki iona- (3) koncentracija (C) odgovarajuće jona u (i) i izvan membrane (o) . Formuli iz Goldmana jednadžbe ili jednadžba Goldman-Hodgkin-Katz, omogućava da se izračuna membranskog potencijala na unutrašnjoj strani membrane, ako se propušta dva monovalentna pozitivni ioni (Na + i K +) i jedan negativan monovalentne ion Cl-. EMF (MV) = -61 • log (CNaiPNa + CKI + Pk + Ccli + Pcl) / (CNa0PNa + CK0 + Pk + Ccl0 + Pcl).

Razmislite o tome jednadžba. prvo, natrij, kalij i klor - najvažniji iona koji su uključeni u generaciji membrane potencijala nervnih i mišićnih vlakana, kao i neuroni nervnog sistema. Koncentracija gradijent svakog od tih iona na obje strane membrane pomaže da se odredi iznos membranskog potencijala.

drugo, stepen doprinosa svakog od ovih jona u membranskog potencijala proporcionalna je magnituda propusnost membrane za ovaj ion. Prema tome, ako je membrana ima nula propustljivost kalija i klora iona, membranski potencijal u potpunosti odrediti samo po gradijent koncentracije jona natrijuma i rezultirajući potencijal je Nernstov potencijal za natrij. To je istina za bilo koji od druga dva jona ako je membrana je selektivno propusna samo jedan od njih.

treći, pozitivni ion koncentracija gradijent usmjerena iznutra prema van, što je dovelo do pojave negativnog naboja unutar ćelije. To je zbog činjenice da je u većim koncentracijama pozitivnih jona na unutrašnjoj strani membrane u odnosu na vanjske strane viška raspršuje prema vani. U ovom slučaju pozitivne optužbe nalaze spolja, a nisu u stanju da difuzne anjoni ostati unutar ćelije, stvarajući elektronegativnosti na unutrašnjoj strani membrane. Ako postoji gradijent za negativno nabijenih anion, suprotan efekat javlja. Na primjer, višak anjoni hlor dovodi do izvan negativnog naboja unutar ćelije, jer je negativno naelektrisanih jona hlora difuzno u ćeliju, ostavljajući izvan nije u stanju pozitivnih jona difuzije.

četvrti, propusnost natrija i kalija kanala prolazi kroz brze promjene u toku prenos nervnih impulsa, dok je propusnost hlorida kanal ne bitno promijeniti u toku ovog procesa. Stoga, za prenos signala u nervnih vlakana su odgovorni uglavnom brze promjene natrija i kalija propusnost.

Video: potencijal mirovanja

Mjerenje ćelijske membrane potencijala

Metoda mjerenja membranskog potencijala teoretski jednostavna, ali njegova primjena u praksi je često teško zbog male veličine većine vlakana. Stanične membrane se probila kroz pipete i ubrizgava ga u vlakna. S druge elektrode, koji se zove ravnodušnim Smješten u ekstracelularne tečnosti, a uz odgovarajući voltmetar za mjerenje potencijala razlika između unutrašnje i vanjske strane membrane. Voltmetar je visoko sofisticirani elektronski uređaj koji omogućuje mjerenje vrlo malih napona, bez obzira na izuzetno visoku otpornost na električne struje mikropipeta tip, čiji promjer - manje od 1 mikrona, i otpor - preko 1 milion oma. Za detekciju brze promjene membranskog potencijala u prenos nervnih impulsa microelectrode je spojen na osciloskop.

Video: Michael Sachs (Michael Zaks) nelinearne dinamike. Predavanje # 5

Donji dio slika prikazuje vrijednost električnog potencijala, mjereno u bilo kojem trenutku unutar membrane nervnih vlakana ili njegov (lijevo na desno na slici). Dok je elektroda se nalazi izvan membrane nervnih vlakana, registri nula potencijal odgovara potencijal ekstracelularne tečnosti. Zatim, kada prolazi kroz elektrode za snimanje u staničnoj membrani promjene napona zone (tzv električni slojeva dipol) kapaciteta oštro smanjuje na -90 mV. Tokom kretanja elektrode kroz potencijalnu vrijednost vlakana centar ostaje konstantna na -90 mV, ali se vraća na nulu u trenutku prolaska kroz membranu elektroda na suprotnu stranu od vlakana.

da negativno nabijenih membrana iznutra, da se transportuje spolja pozitivnih jona u iznosu koji je dovoljan samo da se razvije električni dipolni sloj u samoj membrani. Svi ostali jona u nervnih vlakana, a može biti pozitivan ili negativan. Shodno tome, da se utvrdi veličina normalnog potencijala u mirovanju od -90 mV do okviru nervnih vlakana kroz membranu treba da donese veoma mali broj jona, i.e. o 1/3000000 - 1/100000000 ukupnog broja pozitivnih optužbi vlakana. U skladu s tim, pokret kao mali broj pozitivnih jona izvana u vlakna mogu pružiti promjenu (preokret) potencijala -90 mV do +35 mV u manje od 1/10000 sek.