Računanje potencial difuzije. Merjenje celične membrane potenciala

Video: Nevroni Predavanje 4 - Membrane

Ko je membrana prepustna za več različnih ionov, skupna difuzijski potencial je odvisen od treh dejavnikov: polarnost električnega naboja vsakega iona- (2) prepustne membrane (P) za vsako iona- (3) koncentracija (C) posameznih ionov v (i) in zunaj membrane (o) . Formula iz Goldmana enačba ali enačba Goldman-Hodgkinov-Katz, lahko izračunamo potencial membranskega na notranji strani membrane, če je prepusten za dve enovalentnimi pozitivnih ionov (Na + in K +) in en negativni monovalentnih ionov Cl-. EMF (mV) = -61 • log (CNaiPNa + CKI + Pk + Ccli + PCL) / (CNa0PNa + CK0 + Pk + Ccl0 + PCL).

Da je to enačbo. Prvič, natrij, kalij in klor - najpomembnejše ioni, ki sodelujejo pri proizvodnji membranski potencial živčnih in mišičnih vlaken, kot tudi v nevronih živčnega sistema. Koncentracija gradient vsakega od teh ionov na obeh straneh membrane pomaga določiti količino membranski potencial.

Drugič, stopnjo prispevka vsakega od teh ionov v potenciala membrane je sorazmerna z velikostjo prepustnosti membrane za ta ion. Torej, če ima membranski ničelne prepustnost do kalijevih in klorovih ionov, membranski potencial je popolnoma določena samo koncentracijskem gradientu natrijevih ionov in dobljeno potencial je Nernstov potencial za natrij. To velja tudi za katerokoli drugo dveh ionov, če je membrana selektivno prepustna le za enega od njiju.

tretji, pozitivni ionski koncentracijski gradient usmerjen od znotraj navzven, kar vodi do pojava negativnim nabojem znotraj celice. To je posledica dejstva, da pri višjih koncentracijah pozitivnih ionov na notranji strani membrane v primerjavi z zunanjo stranjo odvečno razprši navzven. V tem primeru pozitivne naboje nahaja navzven, in ne morejo razpršeno anioni v notranjosti celice, ki ustvarja elektronegativnost na notranji strani membrane. Če je preliv za negativno nabit anion, pojavi nasprotni učinek. Na primer, za presežne klorove anioni vodi k zunanji strani negativnim nabojem znotraj celice, saj negativno nabite klorove ione difundira v celico, pri čemer zunanjost ni sposoben pozitivnih ionov difuzijo.

četrti, prepustnost natrija in kalijevih kanalčkov podvržen nagle spremembe med prenosom živčnih impulzov, ker prepustnost klorida kanala ni v tem procesu bistveno spremenila. Zato je za oddajanje signalov v živčnih vlaknih, so odgovorni predvsem hitre spremembe natrijev in kalijev prepustnost.

Video: počiva potencial

Merjenje celične membrane potenciala

Postopek merjenja potenciala membranskega teoretično preprost, vendar je njegovo izvajanje v praksi je pogosto težko zaradi majhnosti večine vlaken. Trak celico predrta s pipeto in jo injiciramo v vlakna. Druga elektroda, imenovana brezbrižni Nahaja v ekstracelularni tekočini, in z ustreznim voltmeter za merjenje potencialne razlike med notranjim in zunanjim straneh membrane. Voltmeter je zelo prefinjeno elektronska naprava, ki omogoča merjenje zelo majhne napetosti, kljub izjemno visoko odpornost na električni tok mikropipeta konice, katere premer - manj kot 1 mikrona in odpora - več kot 1 milijon ohm. Za detekcijo hitrih sprememb membranskega potenciala v prenosu živčnih impulzov mikroelektrodo je povezan z osciloskopa.

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

Spodnji del slike prikazuje Vrednost električnega potenciala, merjeno na kateri koli točki membrane živčnih vlaken ali njegov (od leve proti desni na sliki). Medtem ko je elektroda zunaj membrane živčnih vlaken, registri nič potencial ustreza potencial ekstracelularni tekočini. Potem, ko gre skozi zapisovalno elektrodo v celični membrani napetostnih sprememb coni (tako imenovani električni dipol plasti) sposobnost močno zniža na -90 mV. Med gibanjem elektrode skozi vlakno središče potencialno vrednost ostane konstantna pri -90 mV, ampak vrne na nič v trenutku prehoda skozi membranske elektrode na nasprotni strani vlakna.

da negativno nabiti membrana od znotraj, ki se transportira navzven pozitivnih ionov v količini, ki zadostuje samo za razvoj električni dipol plast v samem membrano. Vsi drugi ioni v živčnih vlaken in je lahko pozitivna ali negativna. Zato za določitev velikosti običajnega mirovanja potenciala -90 mV na v živčnih vlaken skozi membrano treba opraviti zelo majhno število ionov, t.j. o 1/3000000 - 1/100000000 skupno število pozitivnih nabojev v vlakna. Skladno s tem lahko gibanje kot majhno število pozitivnih ionov od zunaj v vlakna zagotavljajo spremembo (sprostitev) potenciala -90 mV do +35 mV v manj kot 1/10000 sekunde.