Výpočtu difúzní potenciál. Měření potenciálu buněčné membrány

Video: Neurony Přednáška 4 - Membrane

Je-li membrána je propustná pro několik různých iontů, celkový difúzní potenciál závisí na třech faktorech: polarita elektrického náboje každé iona- (2) propustnosti membrány (P) pro každý iona- (3) spojení (C) příslušných iontů v (I) a vnější membrány (o) , Vzorec uvedený Goldmana rovnice nebo rovnice Goldman-Hodgkin-Katz, membránový potenciál umožňuje výpočet na vnitřní straně membrány, pokud je propustná pro dva jednomocné kladných iontů (Na + a K +) a 1 negativní monovalentní iont Cl-. EMF (mV) = -61 • log (CNaiPNa + CKI + Pk + Ccli + PCL) / (+ CNa0PNa CK0 + Pk + Ccl0 + PCL).

Vezměme si tuto rovnici. za prvé, sodík, draslík a chlor - nejdůležitější ionty se podílejí na vytváření membránových potenciálů nervových a svalových vláken, stejně jako v neuronech nervového systému. Koncentrace gradient každého z těchto iontů na obou stranách membrány pomáhá určit množství membránového potenciálu.

za druhé, stupeň příspěvku každé z těchto iontů v membránového potenciálu je úměrná velikosti propustnosti membrány tohoto iontu. Tedy, v případě, že membrána má nulovou propustnost pro draslíku a iontů chloru, membránový potenciál je zcela určen pouze koncentračního gradientu sodíkových iontů a výsledný potenciál je Nernstův potenciál pro sodík. To platí pro jakýkoliv z dalších dvou iontů v případě, že je membrána selektivně propustná pouze na jedné z nich.

třetina, Pozitivní koncentrace iontů gradientu směřuje zevnitř ven, což vede ke vzniku negativního náboje v buňce. Je to vzhledem k tomu, že při vyšších koncentracích kladnými ionty na vnitřní straně membrány ve srovnání s na vnější straně svého přebytku difunduje ven. V tomto případě jsou kladné náboje leží směrem ven, a nejsou schopné difundovat anionty zůstávají uvnitř buňky, vytváří electronegativity vnitřní straně membrány. Pokud je gradient záporně nabitým aniontem nastává opačný účinek. Například přebytek chloridových aniontů vede k vnější straně negativního náboje v buňce, protože negativně nabité ionty chloru pronikají do buňky, přičemž na vnější není schopen kladných iontů difúze.

čtvrtý, propustnost sodné a draselné kanály dochází k rychlé změny v průběhu přenosu nervových impulsů, zatímco propustnost chloridový kanál není významně během tohoto procesu měnit. Proto je pro přenos signálů v nervových vláken jsou zodpovědné zejména rychlých změn sodíku a draslíku propustnost.

Video: klidový potenciál

Měření membránového potenciálu buňky

Způsob měření membránového potenciálu teoreticky jednoduché, ale jeho realizace v praxi je často obtížné vzhledem k malé velikosti většiny vláken. Buněčná membrána se propíchne pipetou a vstřikuje se do vlákna. Druhá elektroda, nazývaná indiferentní nachází v extracelulární tekutině a s vhodného voltmetru pro měření potenciálního rozdílu mezi vnitřní a vnější straně membrány. Voltmetr je vysoce sofistikované elektronické zařízení, které umožňuje měřit velmi malé napětí, a to navzdory extrémně vysokou odolností proti elektrického proudu mikropipety špičkou, jejíž průměr - méně než 1 mikrometr, a odpor - více než 1 milion ohm. Pro detekci rychlých změn membránového potenciálu v oblasti přenosu nervových impulsů mikroelektrody je připojen k osciloskopu.

Video: Michael Sachs (Michael Zaks) Nelineární dynamika. Přednáška # 5

Spodní část obrázku ukazuje Hodnota elektrického potenciálu, měřeno v jakémkoli bodě membrán nervových vláken nebo jeho (zleva doprava na obrázku). Zatímco elektroda je umístěno vně membrány nervového vlákna, registry nulovému potenciálu odpovídá potenciálu extracelulární tekutiny. Potom, při průchodu záznamové elektrody v buněčné membráně změny napětí zóny (tzv dipólové vrstvy) kapacita prudce klesá na -90 mV. Během pohybu elektrody přes potenciální hodnoty středu vlákna zůstává konstantní na -90 mV, ale vrací na nulu v okamžiku průchodu membránovou elektrodou na opačné straně vlákna.

že negativně nabité membrány zevnitř, být transportován ven kladné ionty v množství dostatečném pouze k vývoji elektrického dipólu vrstvu v samotné membrány. Všechny ostatní ionty uvnitř nervových vláken a mohou být pozitivní nebo negativní. V důsledku toho, aby se stanovil rozsah normální klidové potenciálu -90 mV až do nervového vlákna skrz membránu by měl projít velmi malé množství iontů, tj. o 1/3000000 - 1/100000000 celkový počet kladných nábojů ve vláknech. V důsledku toho je pohyb jako malý počet kladných iontů z vnějšku do vlákna může poskytnout změnu (reverzní) potenciálu -90 mV na +35 mV během méně než 1/10000 sekundy.