Potențial de membrană
Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 31 mai 2021; verificările necesită 2 modificări .Potențial de membrană , de asemenea potențial transmembranar sau tensiune de membrană , uneori potențial Nernst - diferența de potențial electric (gradient electric) care apare între sarcinile părților interioare și exterioare ale unei membrane semipermeabile (într-un caz particular, membrana celulară ). În ceea ce privește partea interioară a celulei, valorile tipice ale potențialului membranei pentru aceasta sunt în intervalul de la -40 mV la -80 mV.
Fundamente fizice
Ionii și forța care îi face să se miște
Semnalele electrice care apar în interiorul organismelor biologice se datorează mișcării ionilor [1] . Cei mai importanți cationi pentru potențialul de acțiune sunt cationii de sodiu (Na + ) și potasiu (K + ) [2] . Ambii acești cationi monovalenți poartă aceeași sarcină pozitivă. Potențialul de acțiune poate implica și cationul de calciu (Ca 2+ ) [3] , acesta este un cation divalent purtând o dublă sarcină pozitivă. Anionul de clor (Cl - ) joacă un rol important în potențialele de acțiune ale unor alge [4] , cu toate acestea, joacă doar un rol mic în potențialele de acțiune ale majorității animalelor [5] .
Pompe ionice
O pompă ionică este un sistem de transport care asigură transferul unui ion cu o cheltuială directă de energie în ciuda concentrației și a gradienților electrici [6] .
Canale ionice
Canalele ionice sunt proteine membranare integrale , prin porii cărora ionii se pot deplasa din spațiul intercelular în celule și invers. Majoritatea canalelor ionice prezintă specificitate ridicată (selectivitate) pentru un singur ion. De exemplu, majoritatea canalelor de potasiu sunt caracterizate printr-un raport de selectivitate ridicat al cationilor de potasiu față de cationii de sodiu în raport de 1000:1, deși ionii de potasiu și sodiu au aceeași sarcină și diferă doar puțin în raze. Porul canalului este de obicei atât de mic încât ionii trebuie să treacă prin el în aceeași ordine [7] .
Potențial de echilibru (potențial Nernst) sau potențial reversibil
Potențialul de echilibru (eng. potențial de echilibru ) al unui ion este mărimea tensiunii electrice de pe membrană, la care forțele de difuzie și electrice sunt opuse între ele, astfel încât fluxul ionic rezultat prin membrană este zero datorită aceluiași debitul în și în afara celulei. Aceasta înseamnă că tensiunea pe membrană compensează exact difuzia ionilor, astfel încât fluxul total de ioni prin membrană este zero. Potențialul de inversare este important deoarece creează o tensiune care acționează asupra canalelor ionice, făcându-le permeabile la ioni.
Potențialul de echilibru pentru un anumit tip de ion este de obicei notat . Potențialul pentru orice ion poate fi calculat folosind ecuația Nernst . De exemplu, potențialul invers pentru ionii de potasiu:
unde este potențialul de echilibru al ionilor, măsurat în volți ; - constanta universală a gazului , egală cu 8,3144 J / (mol K); este temperatura absolută în kelvins ; - sarcina ionilor care participă la reacție, exprimată în sarcini elementare , pentru ionii de potasiu este 1; - constanta lui Faraday , egală cu 96 485 C /mol; - concentrația extracelulară a ionilor de potasiu, măsurată în mol/l; - concentrația intracelulară a ionilor de potasiu, măsurată în mol/l.
![{\displaystyle E_{e,\K^{+}}={\frac {RT}{zF}}\ln {\frac {[K^{+}]_{1}}{[K^{+} ]_{2}}},}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7848b013341bb065dd1fd0e006ae3bb301242ab2)
![{\displaystyle [{K^{+}]}_{1}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c3bee8d8980114419767b59781e476fc2440902b)
![{\displaystyle [{K^{+}]}_{2}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8ae83f752176c0b6a3d39864b4db4479d9d33965)
Potențialul de inversare (ing. potențial de inversare ) este numeric egal cu potențialul de echilibru. Termenul de potențial de inversare reflectă faptul că la trecerea printr-o valoare dată a potențialului de membrană, direcția fluxului ionic este inversată.
Potențial de odihnă
Valori gradate
Alte semnificații
Efecte și consecințe
Note
- ↑ Johnston și Wu, p. 9.
- ↑ Bullock , Orkand și Grinnell, pp. 140-41.
- ↑ Bullock , Orkand și Grinnell, pp. 153-54.
- ↑ Mummert H., Gradmann D. Potențialele de acțiune în Acetabularia: măsurarea și simularea fluxurilor dependente de tensiune // Journal of Membrane Biology : jurnal. - 1991. - Vol. 124 , nr. 3 . - P. 265-273 . - doi : 10.1007/BF01994359 . — PMID 1664861 .
- ↑ Schmidt-Nielsen , p. 483.
- ↑ Agadzhanyan N. A., Smirnov V. M. Fiziologia generală a țesuturilor excitabile; rolul pompelor ionice în formarea potenţialului de repaus. - 2007. - S. 58.
- ↑ Eisenman G. Despre originea atomică elementară a specificității ionice de echilibru // Symposium on Membrane Transport and Metabolism (engleză) / A. Kleinzeller, A. Kotyk, eds .. - New York: Academic Press , 1961. - P. 163 - 179. Eisenman G. Unii factori elementari implicați în permeabilitatea ionilor specifici // Proc. 23 Int. Congr. fiziol. Sci., Tokyo (engleză) . Amsterdam: Exacta Med. Găsit, 1965. - P. 489-506.
* Diamond JM, Wright EM Membrane biologice: baza fizică a selectivității ionilor și nonectroliților (engleză) // Revizuirea anuală a fiziologiei : jurnal. - 1969. - Vol. 31 . - P. 581-646 . - doi : 10.1146/annurev.ph.31.030169.003053 . — PMID 4885777 .
 Dicționare și enciclopedii | |
|---|---|
| În cataloagele bibliografice |