Izračun difuzije potencijal. Mjerenje stanične membrane potencijala

Video: Neuroni Predavanje 4 - membrana

Kada je membrana propusna za nekoliko različitih iona, ukupna difuzije potencijal ovisi o tri faktora: polarnost električnog naboja svakog iona- (2) permeabilnost membrana (P) za svaki iona- (3) Koncentracija (C) od odgovarajućih iona u (i), a izvan membrane (o) , Formula iz Goldmana jednadžba ili jednadžba Goldman-Hodgkin-Katz, omogućuje izračunavanje napon membrane na unutarnjoj strani membrane, ako je propusna za dva monovalentna pozitivnih iona (Na + i K +) i jedan negativan jednovalentni ion Cl. EMF (mV) = -61 • log (CNaiPNa + CKi + Pk + Ccli + PCL) / (+ CNa0PNa CK0 + Pk + Ccl0 + PCL).

Razmotrimo tu jednadžbu. prvo, natrij, kalij i klor - najvažnije ioni su uključeni u nastanak membranskih potencijala nervnih i mišićnih vlakana, kao i u neuronima i živčani sustav. Gradijent koncentracije svakog od tih iona na obje strane membrane pomaže da se odredi količina membranskom potencijalu.

drugo, stupanj doprinosa svakog od tih iona u potencijal membrane je proporcionalna veličini propusnosti membrane za ovu iona. Tako, ako je membrana ima nula propusnost iona kalija i klora, membrana potencijal u potpunosti određuje samo koncentracijskom gradijentu natrij iona, a dobivena je potencijal Nernst potencijal natrija. To vrijedi za bilo koji od druga dva iona ako je membrana je selektivno propusna samo jednom od njih.

treći, pozitivni ion gradijent koncentracije usmjeren iznutra prema van, što dovodi do pojave negativnog naboja u stanici. To je zbog činjenice da se pri višim koncentracijama pozitivnih iona na unutarnjoj strani membrane u odnosu na vanjska strana njihovog viška širi prema van. U ovom slučaju pozitivni naboji se nalazi izvana, a nisu u mogućnosti da bi se raspršili aniona ostati unutar stanice, stvarajući elektronegativnosti unutarnje strane membrane. Ako postoji gradijent za negativno nabijeni anion, javlja suprotan učinak. Na primjer, višak klora anioni vodi izvan negativnog naboja u stanici, jer su negativno nabijeni ioni klora difundiraju u stanicu, ostavljajući izvana nije u stanju pozitivnog iona difuzije.

četvrta, Propusnost natrij i kalij kanala prolazi brze promjene tijekom prijenosa živčanih impulsa, dok je propusnost klorida kanala ne mijenja se značajno tijekom ovog procesa. Dakle, za prijenos signala u živčanim vlaknima su odgovorni uglavnom brze promjene natrij i kalij propusnost.

Video: odmara potencijal

Mjerenje stanične membrane potencijala

Metoda mjerenja potencijala membranskog teoretski jednostavna, ali njegova provedba u praksi je često teško zbog male veličine većina vlakana. Stanična membrana probušena kroz kapaljku i ubrizgava se u vlakna. Druga elektroda naziva indiferentni Smješten u izvanstaničnoj tekućini, te s odgovarajućim voltmetar za mjerenje razlika potencijala između unutrašnjih i vanjskih strana membrane. Voltmetar je vrlo sofisticirani elektronički uređaj koji omogućuje mjerenje vrlo mali napon, unatoč iznimno visoka otpornost na električne struje mikropipeta vrha, čiji je promjer - manje od 1 mikrona, i otpor - više od 1 milijuna ohma. Za otkrivanje brze promjene membranskog potencijala u prijenosu živčanih impulsa mikroelektrode spojen na osciloskop.

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

Donji dio slike prikazuje vrijednost električnog potencijala, izmjerena u bilo kojem trenutku unutar membrane živčanih vlakana ili njegov (lijeva na desno na slici). Dok je elektroda nalazi izvan membrani nervnog vlakna, registri nula potencijal odgovara potencijala izvanstanične tekućine. Zatim, kada prolazi kroz elektrode za snimanje u stanične membrane naponskih promjena zone (tzv električni dipol slojeva) sposobnost naglo opada do -90 mV. Tijekom kretanja elektrode kroz potencijalne vrijednosti vlakana centar je stalna na -90 mV, ali se vraća na nulu u trenutku prolaska kroz membranu elektrode na suprotnoj strani vlakana.

koji negativno nabijen membrane iznutra, koju se želi transportirati van pozitivnih iona u količini dovoljnoj da se razvije samo električni dipol sloj u same membrane. Svi ostali ioni unutar živčanih vlakana, a može biti pozitivna ili negativna. Prema tome, da se utvrdi veličinu normalan potencijal mirovanja -90 mV do unutar nervnog vlakna kroz membranu treba donijeti vrlo mali broj iona, tj o 1/3000000 - 1/100000000 ukupan broj pozitivnih naboja u vlaknima. U skladu s tim, pokret kao mali broj pozitivnih iona izvana u vlaknima može pružiti promjenu (preokret) potencijala -90 mV na +35 mV u manje od 1/10000 sek.