Klidový membránový potenciál (napětí) – biofyzika

 

   Otázka: Klidový membránový potenciál

   Předmět: Biofyzika

   Přidal(a): BobanCreed

 

 

 

– Nernstův model

– membrána propustná jen pro jedny ionty hydrolyzovaného elektrolytu

– jedny ionty osmoticky difundují, druhé ne => nerovnoměrné rozložení náboje => el. pole

– vzniklé napětí zabraňuje další difúzi

– po ustálení rovnováhy:

* = vnější prostředí

ΔG = Σμ_iΔn_i = Σμ_iΔn_i + Σμ_i*Δn_i* = 0

přesuneme-li jednu částici, volná entalpie systému se nezmění => μ_i = μ_i* => c_i=c_i*

 

– rovnováha elektricky nabitých částic

– elektrochemický potenciál

– μ = μ_i+z_iFφ              =>          μ = μ*

μ_i+z_iFφ = μ_i*+z_iFφ*

μ_i– μ_i* = z_iF(φ*- φ)

RT(lnc-lnc*) = z_iFU

U = RT/z_iF  ln(c/c*)

 

– Donnanův model

– membrána propouští více iontů (K, Na, Cl, Ca, …)

– některé ale nepropouští (bílkoviny) => nerovnoměrné rozložení iontů

– uvažujme prostředí s K⁺, Cl^– a nízkou koncentrací polykationu, pak

-U = RT/F ln(c_K*/c_K) = RT/F ln(c_Cl*/c_Cl)

* = bez kationu

– rovnováha:     c_K c_Cl = c_Cl* c_Cl*

 

– nevýhody pro reálný model: bílkoviny mají + i – náboje, jsou uvnitř i vně

 

– Goldmanův model

– neuvažuje se s rovnováhou => nejbližší realitě

– propustná membrána s různou propustností

– rozdíly koncentrací by se ale vyrovnaly => aktivní transport

ΣP_kic_{ki EXT} + ΣP_aic_{ai INT}                           

k = kationy, a=aniony

U = RT/F  ln ΣP_kic_{ki INT} + ΣP_aic_{ai EXT}                  

P = permeabilita membrány

 

– největší význam Na⁺, K⁺, Cl^–  =>

ΣP_K[K⁺] _EXT + ΣP_Na[Na⁺] _EXT + ΣP_Cl[Cl^–] _INT

U = RT/F  ln ΣP_K[K⁺] _INT + ΣP_Na[Na⁺] _INT + ΣP_Cl[Cl^–] _EXT

 

– měření

– skleněné mikroelektrody

– patch-clamp

– tupá skleněná mikroeletkroda => přisaje se k povrchu buňky nebo membrány

– měření iontových kanálů