MedUniver Физиология человека
  Домой Медицинский фото атлас Психология отношений Медицинские видео ролики Медицинская библиотека Консультация врача  
Физиология человека:
Физиология
Физиология клетки
Эндокринная система
Пищеварительная система
Физиология клеток крови
Обмен веществ. Питание
Выделение.Функции почек
Репродуктивная функция
Сенсорные системы
Физиология иммунной системы
Система кровообращения
Дыхательная система
Видео по физиологии
Книги по физиологии
Рекомендуем:
Книги по медицине
Видео по медицине
Фотографии по медицине
Консультации врачей
Форум
 

Вычисление диффузионного потенциала. Измерение мембранного потенциала клетки

Когда мембрана проницаема для нескольких различных ионов, суммарный диффузионный потенциал зависит от трех факторов: полярности электрического заряда каждого иона; (2) проницаемости мембраны (Р) для каждого иона; (3) концентраций (С) соответствующих ионов внутри (i) и снаружи мембраны (о). Формула, которую называют уравнением Голъдмана, или уравнением Гольдмана-Ходжкина-Катца, позволяет рассчитать мембранный потенциал на внутренней стороне мембраны, если она проницаема для 2 одновалентных положительных ионов (Na+ и К+) и 1 одновалентного отрицательного иона Сl-. ЭДС (мВ)= —61 • log (CNaiPNa+CKi+Pk+Ccli+Pcl)/(CNa0PNa+CK0+Pk+Ccl0+Pcl).

Рассмотрим это уравнение. Во-первых, ионы натрия, калия и хлора — самые важные ионы, участвующие в генерации мембранных потенциалов нервных и мышечных волокон, а также в нейронах нервной системы. Градиент концентрации каждого из этих ионов по обе стороны мембраны помогает определить величину мембранного потенциала.

Во-вторых, степень вклада каждого из этих ионов в величину мембранного потенциала пропорциональна проницаемости мембраны для этого иона. Так, если мембрана имеет нулевую проницаемость для ионов калия и хлора, мембранный потенциал полностью определяется только градиентом концентрации ионов натрия, и результирующий потенциал равен потенциалу Нернста для натрия. Это справедливо для любого из двух других ионов, если мембрана избирательно проницаема только для одного из них.

В-третьих, градиент концентрации положительного иона, направленный изнутри наружу, ведет к появлению отрицательного заряда внутри клетки. Это связано с тем, что при более высокой концентрации положительных ионов с внутренней стороны мембраны по сравнению с наружной стороной их избыток диффундирует наружу. При этом положительные заряды выходят наружу, а не способные к диффузии анионы остаются внутри клетки, создавая электроотрицательность с внутренней стороны мембраны. Если существует градиент для отрицательно заряженного аниона, возникает противоположный эффект. Например, избыток анионов хлора снаружи ведет к появлению отрицательного заряда внутри клетки, поскольку отрицательно заряженные ионы хлора диффундируют внутрь клетки, оставляя снаружи не способные к диффузии положительные ионы.

вычисление потенциала клетки

В-четвертых, проницаемость натриевых и калиевых каналов подвергается быстрым изменениям во время передачи нервных импульсов, тогда как проницаемость хлорных каналов во время этого процесса существенно не меняется. Следовательно, за передачу сигналов в нервных волокнах ответственны главным образом быстрые изменения натриевой и калиевой проницаемости.

Измерение мембранного потенциала клетки

Метод измерения мембранного потенциала теоретически прост, однако его осуществление на практике часто бывает сложным из-за малого размера большинства волокон. Клеточную мембрану прокалывают насквозь пипеткой и вводят ее внутрь волокна. Другой электрод, называемый индифферентным, располагают во внеклеточной жидкости, и с помощью соответствующего вольтметра измеряют разность потенциалов между внутренней и наружной сторонами мембраны. Вольтметр представляет собой весьма сложное электронное устройство, которое позволяет измерять очень малые напряжения, несмотря на чрезвычайно высокое сопротивление электрическому току кончика микропипетки, диаметр которого — менее 1 мкм, а сопротивление — более 1 млн Ом. Для регистрации быстрых изменений мембранного потенциала при передаче нервных импульсов микроэлектрод соединяют с осциллоскопом.

Нижняя часть рисунка демонстрирует величину электрического потенциала, измеряемого в любой точке внутри нервного волокна или у его мембраны (на рисунке слева направо). Пока электрод находится снаружи мембраны нервного волокна, регистрируется нулевой потенциал, соответствующий потенциалу внеклеточной жидкости. Затем при прохождении регистрирующего электрода через зону изменения напряжения на клеточной мембране (так называемый электрический дипольный слои) потенциал резко снижается до -90 мВ. Во время движения электрода через центр волокна величина потенциала остается на постоянном уровне -90 мВ, однако возвращается к нулю в момент прохождения электрода через мембрану на противоположную сторону волокна.

Чтобы зарядить мембрану отрицательно изнутри, нужно транспортировать наружу положительные ионы в количестве, достаточном лишь для развития электрического дипольного слоя на самой мембране. Все остальные ионы внутри нервного волокна могут быть и положительными, и отрицательными. Следовательно, для установления нормального потенциала покоя величиной в -90 мВ внутри нервного волокна через мембрану должно перейти очень небольшое число ионов, т.е. около 1/3000000 — 1/100000000 общего числа положительных зарядов внутри волокна. Соответственно, перемещение столь же небольшого числа положительных ионов снаружи внутрь волокна может обеспечить изменение (реверсию) потенциала от -90 мВ до +35 мВ менее чем за 1/10000 сек.

- Читать далее "Мембранный потенциал покоя. Потенциал покоя нервных клеток"


Оглавление темы "Транспорт ионов и мембранные потенциалы клетки":
1. Потенциал Нернста. Осмос - диффузия воды
2. Осмотическое давление. Осмоляльность и осмоль
3. Активный транспорт веществ через мембраны. Натрий-калиевый насос
4. Роль Na-K-насоса. Активный транспорт ионов кальция и водорода в клетке
5. Вторично активный транспорт. Котранспорт глюкозы и аминокислот в клетке
6. Контртранспорт кальция и ионов водорода. Активный транспорт в тканях
7. Мембранные потенциалы. Диффузионные потенциалы клеток
8. Вычисление диффузионного потенциала. Измерение мембранного потенциала клетки
9. Мембранный потенциал покоя. Потенциал покоя нервных клеток
10. Потенциал действия. Фазы потенциала действия нервного волокна
Загрузка...

   
MedUniver.com
ICQ:493-344-927
E-mail: reklama@meduniver.com
   

Пользователи интересуются:

Будем рады вашим вопросам и отзывам:

Полная версия сайта