Membránový potenciál
Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 31. května 2021; kontroly vyžadují 2 úpravy .Membránový potenciál , také transmembránový potenciál nebo membránové napětí , někdy Nernstův potenciál - rozdíl v elektrickém potenciálu (elektrický gradient), který vzniká mezi náboji vnitřní a vnější strany semipermeabilní membrány (v konkrétním případě buněčné membrány ). Pokud jde o vnitřní část buňky, typické hodnoty membránového potenciálu pro ni jsou v rozmezí od -40 mV do -80 mV.
Fyzické základy
Ionty a síla, která je nutí se pohybovat
Elektrické signály, které se vyskytují uvnitř biologických organismů, jsou způsobeny pohybem iontů [1] . Nejdůležitějšími kationty pro akční potenciál jsou kationty sodíku (Na + ) a draslíku (K + ) [2] . Oba tyto monovalentní kationty nesou stejný kladný náboj. Na akčním potenciálu se může podílet i kationt vápníku (Ca 2+ ) [3] , jde o dvojmocný kation nesoucí dvojitý kladný náboj. Anion chloru (Cl - ) hraje důležitou roli v akčním potenciálu některých řas [4] , nicméně u většiny živočichů hraje jen malou roli [5] .
Iontové pumpy
Iontová pumpa je transportní systém, který zajišťuje přenos iontu s přímým vynaložením energie navzdory koncentračním a elektrickým gradientům [6] .
Iontové kanály
Iontové kanály jsou integrální membránové proteiny , jejichž póry se mohou ionty pohybovat z mezibuněčného prostoru do buněk a naopak. Většina iontových kanálů vykazuje vysokou specificitu (selektivitu) pro jeden iont. Například většina draslíkových kanálů se vyznačuje vysokým poměrem selektivity kationtů draslíku vůči kationtům sodným v poměru 1000:1, i když ionty draslíku a sodíku mají stejný náboj a liší se jen nepatrně v poloměrech. Pór kanálu je obvykle tak malý, že jím musí procházet ionty ve stejném pořadí [7] .
Rovnovážný potenciál (Nernstův potenciál) nebo reverzibilní potenciál
Rovnovážný potenciál (angl. rovnovážný potenciál ) iontu je velikost elektrického napětí na membráně, při kterém jsou difúzní a elektrické síly proti sobě, takže výsledný tok iontů membránou je nulový díky stejnému průtok do a z buňky. To znamená, že napětí na membráně přesně kompenzuje difúzi iontů, takže celkový tok iontů membránou je nulový. Reverzní potenciál je důležitý, protože vytváří napětí působící na iontové kanály, které je činí propustnými pro ionty.
Rovnovážný potenciál pro určitý druh iontu se obvykle označuje Potenciál pro jakýkoli iont lze vypočítat pomocí Nernstovy rovnice . Například reverzní potenciál pro ionty draslíku:
kde je rovnovážný potenciál iontů, měřený ve voltech ; - univerzální plynová konstanta , rovna 8,3144 J / (mol K); je absolutní teplota v kelvinech ; - náboj iontů účastnících se reakce, vyjádřený v elementárních nábojích , pro ionty draslíku je 1; - Faradayova konstanta rovna 96 485 C /mol; - extracelulární koncentrace draselných iontů, měřená v mol / l; - intracelulární koncentrace draselných iontů, měřená v 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)
Reverzní potenciál (angl. reversal potential ) je číselně roven rovnovážnému potenciálu. Termín reverzní potenciál odráží skutečnost, že při průchodu danou hodnotou membránového potenciálu se obrátí směr toku iontů.
Odpočinkový potenciál
Odstupňované hodnoty
Jiné významy
Účinky a důsledky
Poznámky
- ↑ Johnston a Wu, s. 9.
- ↑ Bullock , Orkand a Grinnell, str. 140-41.
- ↑ Bullock , Orkand a Grinnell, str. 153-54.
- ↑ Mummert H., Gradmann D. Akční potenciály v Acetabularia: měření a simulace napěťově řízených toků // Journal of Membrane Biology : deník. - 1991. - Sv. 124 , č. 3 . - str. 265-273 . - doi : 10.1007/BF01994359 . — PMID 1664861 .
- ↑ Schmidt-Nielsen , str. 483.
- ↑ Agadzhanyan N. A., Smirnov V. M. Obecná fyziologie excitabilních tkání; role iontových pump při tvorbě klidového potenciálu. - 2007. - S. 58.
- ↑ Eisenman G. O elementárním atomovém původu rovnovážné iontové specificity // Symposium on Membrane Transport and Metabolism (anglicky) / A. Kleinzeller, A. Kotyk, eds.. - New York: Academic Press , 1961. - S. 163 - 179. Eisenman G. Některé elementární faktory podílející se na specifické iontové permeaci // Proc. 23rd Int. Congr. fyziol. Sci., Tokio (anglicky) . Amsterdam: Excerta Med. Nalezeno, 1965. - S. 489-506.
* Diamond JM, Wright EM Biologické membrány: fyzikální základ iontové a neektrolytové selektivity (anglicky) // Annual Review of Physiology : journal. - 1969. - Sv. 31 . - str. 581-646 . - doi : 10.1146/annurev.ph.31.030169.003053 . — PMID 4885777 .
 Slovníky a encyklopedie | |
|---|---|
| V bibliografických katalozích |