Membránový potenciál. Difúzní potenciály buněk

Membránové elektrické potenciály Existují v podstatě ve všech buňkách těla. Některé buňky, jako je například nervů a svalů, může vytvářet rychle se rozvíjející elektrochemické impulsy, které jsou používány pro přenos signálů podél membránách těchto buněk. V jiných typech buněk, např. Infekční, makrofágy a nálevníci, lokální změny v membránových potenciálů také aktivovat mnoho buněčných funkcí. Tato část popisuje membránový potenciál vygenerovaný svalovými buňkami a nerv v klidu a v aktivním stavu.

Video: membránový potenciál - část 2

difúzní potenciál, v důsledku rozdílu v koncentraci iontů na obou stranách membrány. Koncentrace iontů draslíku v nervových vláken - vysoká, ale vnější - je velmi nízká. Předpokládejme, že v tomto případě membrány propustné pro draselné ionty, ale nepropustné pro jiné ionty. Vzhledem k velkému koncentračního gradientu existuje silný sklon difundovat ven z buňky přes membránu velkého počtu draselných iontů. V procesu difúze snášejí navenek kladné elektrické náboje, což vede ve vnější membráně je pozitivně nabitá, a vnitřní - negativní, protože zbývající v negativní anionty difundovat z buněk spolu s ionty draslíku.

Během asi 1 ms rozdílu potenciály mezi vnitřní a vnější stranou membrány, který se nazývá difúzní potenciál bude dostatečně velký, aby blokovat další vnější difúzi iontů draslíku, i přes jejich vysokou koncentraci gradientu. V savčích nervových vláken, potřebných pro tento potenciální rozdíl je přibližně 94 mV s negativním nábojem ve vláknech. Tyto ionty jsou rovněž kladný náboj, ale tentokrát vysokopronitsaema membrány pro ionty sodíku a nepropustné pro jiné ionty. Difúze pozitivně nabitých iontů sodíku uvnitř vlákna vytváří membránový potenciál opačné polarity ve srovnání s membránového potenciálu na obrázku - s negativní a pozitivní náboje na zvenku dovnitř.

Stejně jako v prvním případě, membránový potenciál pro milisekunda stane postačující pro zastavení šíření sodíkových iontů do vlákna. V tomto případě je nervová vlákna savců potenciál asi 61 mV kladný náboj uvnitř vlákna.

To znamená, že rozdíl koncentrace iontů přes selektivně propustné membrány může způsobit, že membránový potenciál za vhodných podmínek. V následující části této kapitoly, ukazujeme, že rychlé změny v membránových potenciálů pozorovaných v přenosu nervových a svalových impulsů, se vyskytují jako důsledek rychlé změny difúzních potenciálů.

komunikace difúze potenciál s tím rozdílem koncentrací. Nernst potenciálu. Úroveň membránového difúzního potenciálu, který zcela zastaví celkový difúze z iontu přes membránu, se nazývá Nernstův potenciál tohoto iontu. Hodnota potenciálu Nernstovu je určen poměrem specifických koncentrace iontů na obou stranách membrány. Čím větší je tento poměr, tím větší je tendence k difúzi iontů v jednom směru, a tudíž nad Nernstův potenciál nezbytné pro zabránění celkové difúzi. Z potenciální Nernstův lze vypočítat pro všechny jednomocných iontů při normální tělesné teplotě (37 ° C) s použitím rovnice Nernstovy uvedenou níže:
EMF (mV) = ± 61 log (koncentrace vnitřní / vnější Koncentrace), kde emf - elektromotorická síla (rozdíl potenciálů).

Video: electrotonic potenciály a akční potenciály

Použitím této vzorec Potenciální extracelulární tekutiny ven z membrány se obvykle považuje za nulové, a Nernstův potenciál je uvnitř membrány. Kromě toho, znamení potenciálu pozitivní (+), pokud difúze dovnitř, aby se vnější iontu je záporná, a negativní (-) v případě, ion - pozitivní. Proto, v případě, že koncentrace iontů draslíku v pozitivní 10 krát větší, než je vnější společný logaritmus 10 je 1 takže potenciální uvnitř, podle Nernstovy rovnice, musí být rovna -61 mV.