Наука
Advertisement
  • Корректировка стаба Александрова.

Различия в концентрации ионов на противоположных сторонах клеточной мембраны приводят к напряжению, названному мембранным потенциалом. Много ионов имеют градиент концентрации поперек мембраны, включая калий (K+), который является в высокой внутренней части и низкой концентрации вне мембраны. Натрий (Na+) и хлорид (Замкнутый–) ионы - при высоких концентрациях во внеклеточной области, и низких концентрациях во внутриклеточных областях. Эти градиенты концентрации обеспечивают потенциальную энергию вести формирование мембранного потенциала. Это напряжение установлено, когда мембрана имеет проходимость к одному или более ионам. В самом простом случае, иллюстрированном здесь, если мембрана выборочно водопроницаема к калию, они положительно обвиняли, что ионы могут распространить вниз градиент концентрации к внешней стороне ячейки, оставляя позади неданные компенсацию отрицательные обвинения. Это разделение обвинений-, каков вызывает мембранный потенциал. Отметьте, что оптовые решения любой стороны мембраны electo-нейтральны. Аналогично, система в целом нейтральна гальваностереотипом. "Неданные компенсацию" положительные обвинения вне ячейки, и неданных компенсацию отрицательных обвинений в ячейке, физически выстраиваются в линию на мембранной поверхности и привлекают друг друга поперек мембраны. Таким образом, мембранный потенциал физически расположен только в непосредственной близости мембраны. Это - разделение этих обвинений поперек них мембрана, которая является основанием мембранного напряжения. Отметьте также, что эта диаграмма - только приближение ионных вкладов в мембранный потенциал. Другие ионы, включая натрий, хлорид, кальций и другие играют более незначительную роль, даже при том, что они имеют сильные градиенты концентрации, потому что они более ограничили проходимость чем калий. Ключ: Синие пятиугольники - ионы натрия; Фиолетовые площади - ионы калия; Желтые круги - ионы Choloride; Оранжевые прямоугольники - Анионы (они являются результатом разнообразия источников, включая белки). Большая фиолетовая структура со стрелкой представляет трансмембранный канал калия и руководство чистого движения калия.

Мембранный потенциал (реже - трансмембранный потенциал) - разность электрических потенциалов между растворами электролитов, разделенных проницаемой мембраной.

Роль мембраны в первую очередь состоит в создании препятствия к смешиванию растворов, расположенных по её разные стороны. Мембрана может быть либо электрически индифферентной, диффузия через которую возможна для всех частиц, имеющихся в растворе; либо полупроницаемой (активной), через такую мембрану некоторые частицы пройти не могут (см. осмос).

  • Равновесный мембранный потенциал в начале ХХ века часто именовали потенциалом Доннана

Введение

Мембранный потенциал (также трансмембранное потенциальное или мембранное напряжение) - различие в электрическом потенциале между интерьером и внешностью биологической клетки. Все клетки животных окружены плазменной мембраной, составленной из двойного слоя липида с разнообразием типов белков, вложенных в это. Мембранный потенциал возникает прежде всего из взаимодействия между мембраной и действиями двух типов трансмембранных белков, вложенных в плазменную мембрану. Мембрана служит и изолятором и барьером распространения к движению ионов. Белки транспортера/насоса иона активно выдвигают ионы поперек мембраны, чтобы устанавливать градиенты концентрации поперек мембраны, и каналы иона позволяют ионам перемещать поперек мембраны вниз те составляющие концентрации. Этот процес известен как облегченное распространение. В самом фундаментальном примере этого, транспортер иона Na+/K+-ATPase качает ионы натрия от внутренней части до внешней стороны, и ионов калия от внешней стороны до внутренней части клетки. Это устанавливает два градиента концентрации: градиент для натрия, где его концентрация намного выше снаружи чем в ячейке, и градиенте для калия, где его концентрация намного выше в ячейке чем снаружи.

Трансмембранные отборные калием каналы утечки позволяют ионам калия распространяться поперек мембраны, вниз градиента концентрации, который был установлен ATPase, создавая разделение обвинения, и таким образом, напряжение, поперек мембраны.

Трансмембранные отборные калием каналы утечки позволяют ионам калия распространяться поперек мембраны, вниз градиента концентрации, который был установлен ATPase, создавая разделение обвинения, и таким образом, напряжение, поперек мембраны. В почти во всех случаях, ион, который определяет так называемый "отдыхающий" мембранный потенциал ячейки, является калием, хотя другие ионы действительно вносят вклад большим количеством незначительных способов. В соответствии с соглашением, признак мембранного потенциала определяется как напряжение внутри относительно основания вне клетки. В случае калия, его распространение вниз его градиента концентрации, к внешней стороне ячейки, создает трансмембранное напряжение, которое является отрицательным относительно внешней стороны ячейки, и типично–60 к–80 милливольтам (милливольт) в амплитуде.

Фактически все eukaryotic клетки (включая клетки от животных, заводов, и грибов) поддерживают трансмембранный потенциал отличный от нуля, обычно с отрицательным напряжением в интерьере клетки по сравнению с внешностью клетки. Мембранный потенциал имеет две основных функции. Сначала он позволяет клетке функционировать как батарея, обеспечивая власть управления разнообразием "молекулярных устройств" вложенных в мембрану. Во вторых, в электрически легковозбудимых клетках, типа нейронов и клеток мускула, это используется для того, чтобы передать сигналы между различными частями клетки. Сигналы произведены, открывая или закрывая каналы иона однажды в мембране, производя местное изменение в мембранном потенциале, который заставляет электрический ток течь быстро к другим пунктам в мембране.

В нелегковозбудимых клетках, и в легковозбудимых клетках в их местах основания, мембранный потенциал проведен по относительно устойчивой ценности, названной отдыхающим потенциалом. Для нейронов, типичные ценности отдыхающего потенциального диапазона от–70 до–80 милливольт; то есть, интерьер клетки имеет отрицательное напряжение основания немного меньше, чем одна десятая вт. Открытие и закрытие каналов иона могут вызвать отъезд от отдыхающего потенциала. Это называют деполяризацией, если внутреннее напряжение становится более уверенным (скажем от-70 милливольтов до-60 милливольтов), или гиперполяризация, если внутреннее напряжение становится более отрицательным (говорят от-70 милливольтов до-80 милливольтов). В легковозбудимых клетках, достаточно большая деполяризация может вызвать потенциал действия, в котором мембранный потенциал изменяется быстро и значительно в течение короткого времени (на заказе в пределах от 1 - 100 миллисекунд), часто полностью изменяя его полярность. Потенциалы действия произведены активацией определенных каналов иона напряжения-gated.

В нейронах, факторы, которые влияют на мембранный потенциал, разнообразны. Они включают многочисленные типы каналов иона, некоторые, которые являются химически gated и некоторые, которые являются напряжением-gated. Поскольку каналами иона напряжения-gated управляет мембранный потенциал, в то время как мембранный сам потенциал - под влиянием этих тех же самых каналов иона, петли обратной связи, которые учитывают сложную временную динамику, возникают дополнительно

Мембранный потенциал в физической химии

Напряжение

Ионы и силы, ведущие их движение

Плазменные мембраны

Облегченное распространение и транспорт

Насосы иона

Каналы иона

Каналы утечки

Каналы лиганда-gated

Зависимые напряжением каналы

Потенциал аннулирования

Эквивалентный кругооборот

Отдыхающий потенциал

Градуируемые потенциалы

Все другие ценности мембранного потенциала

Эффекты и значения

Мембранный потенциал в биохимии

Мембранный потенциал имеет огромное значение в жизни многоклеточных существ. Он связан с работой натриевой протонной помпы, других механизмов саморегуляции клеточного обмена; с устойчивостью таких клеток, как эритроциты, но особенно хорошо видна роль мембранного потенциала при анализе работы нервных клеток. Клетки животных ограничены липопротеидной мембраной, являющейся электрическим изолятором. Между содержимым клетки и внеклеточной жидкостью формируется и поддерживается определённое значение разности потенциалов, так называемый мембранный потенциал.

Формирование мембранного потенциала

Все ячейки животных окружены плазменной мембраной, составленной из двойного слоя липида с разнообразием типов белков, вложенных в это. Мембранный потенциал возникает прежде всего из взаимодействия между мембраной и действиями двух типов трансмембранных белков, вложенных в плазменную мембрану. Мембрана служит и изолятором и барьером распространения к движению ионов. Белки транспортера/насоса иона активно выдвигают ионы поперек мембраны устанавливать градиенты концентрации поперек мембраны, и каналы иона позволяют ионам перемещать поперек мембраны вниз те градиенты концентрации, процесс, известный как облегченное распространение. В самом фундаментальном примере этого, транспортер иона Na+/K+-ATPase качает ионы натрия от внутренней части до внешней стороны, и ионов калия от внешней стороны до внутренней части ячейки. Это устанавливает два градиента концентрации: градиент для натрия, где его концентрация намного выше снаружи чем в ячейке, и градиенте для калия, где его концентрация намного выше в ячейке чем снаружи. Трансмембранные отборные калием каналы утечки позволяют ионам калия распространяться поперек мембраны, вниз градиент концентрации, который был установлен ATPase, создавая разделение обвинения, и таким образом напряжение, поперек мембраны. В почти всех случаях, ион, который определяет так называемый "отдыхающий" мембранный потенциал ячейки, является калием, хотя другие ионы действительно вносят вклад большим количеством незначительных способов. В соответствиис соглашением, признак мембранного потенциала определяется как напряжение внутри относительно основания вне ячейки. В случае калия, его распространение вниз его градиент концентрации, к внешней стороне ячейки, создает трансмембранное напряжение, которое является отрицательным относительно внешней стороны ячейки, и типично–60 к–80 милливольтам (милливольт) в амплитуде.

Фактически все eukaryotic ячейки (включая ячейки от животных, заводов, и грибов) поддерживают трансмембранный потенциал отличный от нуля, обычно с отрицательным напряжением в интерьере ячейки по сравнению с внешностью ячейки. Мембранный потенциал имеет две основных функции. Сначала, это позволяет ячейке функционировать как батарея, обеспечивая власть управлять разнообразием "молекулярных устройств" вложенный в мембрану. Во вторых, в электрически легковозбудимых ячейках, типа нейронов и ячеек мускула, это используется для того, чтобы передать сигналы между различными частями ячейки. Сигналы произведены, открываясь или закрываясь каналов иона однажды в мембране, производя местное изменение в мембранном потенциале, который заставляет электрический ток течь быстро к другим пунктам в мембране.


Измерение мембранного потенциала

См. также

  • Потенциал действияl
  • Потенциал покоя
  • Пороговый потенциал
  • Постсинаптический потенциал
  • Рецепторный потенциал
  • Следовый потенциал
  • Электротонический потенциал
  • Электрохимический потенциал
  • en:Goldman Equation
  • en:Membrane biophysics
  • en:Signal (biology)

Примечания

Внешние ссылки

Advertisement