Мембранные потенциалы и их ионная природа — страница 2

  • Просмотров 322
  • Скачиваний 16
  • Размер файла 74
    Кб

покоя проницаема, в основном, только для ионов калия. Ионы калия диффундируют по концентрационному градиенту через клеточную мембрану в окружающую жидкость; анионы не могут проникать через мембрану и остаются на ее внутренней стороне. Так как ионы калия имеют положительный заряд, а анионы, остающиеся на внутренней поверхности мембраны, - отрицательный, то внешняя поверхность мембраны при этом заряжается положительно, а

внутренняя - отрицательно. Понятно, что диффузия продолжается только до того момента, пока не установится равновесие между силами, возникающего электрического поля и силами диффузии. Если принять, что потенциал покоя определяется диффузией только ионов калия из цитоплазмы наружу, то его величина E может быть найдена из уравнения Нернста: мембранный потенциал клетка электродиффузия , где [K]i и [K]e - активность ионов калия внутри и

снаружи клетки; F - число Фародея;T - абсолютная температура; E - изменение потенциала; R - газовая константа. 1.2 Стационарный потенциал Гольдмана - Ходжкина Для количественного описания потенциала в условиях проницаемости мембраны для нескольких ионов Ходжкин и Катц использовали представление о том, что потенциал покоя на равновесный, а стационарный по своей природе, то есть он отражает состояние системы, когда через мембрану

непрерывно идут встречные потоки ионов K+, Na+, Cl- и других. Суммарный поток положительно заряженных частиц через мембраны равен сумме потоков одновалентных катионов минус сумма потоков одновалентных анионов. Основной вклад в суммарный поток зарядов практически во всех клетках вносят ионы Na+, K+ и Cl-, поэтому Наличие суммарного потока приведет к изменению потенциала на мембране; скорость этого изменения зависит от емкости

мембраны. Связь между плотностью тока j , удельной емкостью С и потенциалом  (В) известна из курса физики: , де - скорость изменения потенциала . При этом величина плотности тока " j " связана с плотностью потока одновалентных катионов Ф, соотношением j = Ф  F, где F - число Фарадея. Уравнение потенциала для трех ионов имеет следующий вид: (P - проницаемость) Это уравнение называется уравнением стационарного потенциала Гольдмана -

Ходжкина - Катца. 1.3 Уравнение электродиффузии ионов через мембрану в приближении однородного поля Рассмотрим перенос заряженных частиц (ионов). В отсутствие градиента концентрации главная движущая сила при переносе ионов - электрическое поле. Если частица (ион) в водном растворе или внутри мембраны находится во внешнем электрическом поле с градиентом потенциала , то она будет двигаться. Соблюдение Ома для таких систем