Активные свойства мембраны

Схема строения мембраны клетки.

Активные свойства мембраны, обеспечивающие возникновение потенциала действия, основываются главным образом на поведении потенциалзависимых натриевых (Na⁺) и калиевых (K⁺) каналов. Начальная фаза ПД формируется входящим натриевым током, позже открываются калиевые каналы и выходящий K⁺-ток возвращает потенциал мембраны к исходному уровню. Исходную концентрацию ионов затем восстанавливаетнатрий-калиевый насос.

По ходу ПД каналы переходят из состояния в состояние: у Na⁺каналов основных состояний три — закрытое, открытое и инактивированное (в реальности дело сложнее, но этих трёх достаточно для описания), у K⁺каналов два — закрытое и открытое.

Поведение каналов, участвующих в формировании ПД, описывается через проводимость и высчиляется через коэффициенты переноса(трансфера).

Коэффициенты переноса были выведены Ходжкиными Хаксли.^[1][2]

Проводимость для калия gKна единицу площади [s/cm²]

,

где:

- коэффициент трансфера из закрытого в открытое состояние для K+ каналов [1/s];

- коэффициент трансфера из открытого в закрытое состояние для K+ каналов [1/s];

- фракция К+ каналов в открытом состоянии;

- фракция К+ каналов в закрытом состоянии

Проводимость для натрия gNaна единицу площади [s/cm²]

рассчитывается сложнее, поскольку, как уже было сказано, у потенциал-зависимых Na+ каналов, помимо закрытого/открытого состояний, переход между которыми описывается параметром , есть ещё инактивированное/не-инактивированное состояния, переход между которыми описывается через параметр

,	,
где:	где:
- коэффициент трансфера из закрытого в открытое состояние для Na+ каналов [1/s];	- коэффициент трансфера из инактивированного в не-инактивированное состояние для Na+ каналов [1/s];
- коэффициент трансфера из открытого в закрытое состояние для Na+ каналов [1/s];	- коэффициент трансфера из не-инактивированного в инактивированное состояние для Na+ каналов [1/s];
- фракция Na+ каналов в открытом состоянии;	- фракция Na+ каналов в не-инактивированном состоянии;
- фракция Na+ каналов в закрытом состоянии	- фракция Na+ каналов в инактивированном состоянии.

Уравнение Нернста

Уравнение Нернста— уравнение связывающееокислительно-восстановительный потенциалсистемы сактивностямивеществ, входящих вэлектрохимическое уравнение, истандартными потенциаламиокислительно-восстановительных пар.

Вывод уравнения Нернста

,

где —универсальная газовая постоянная, равная 8.31 Дж/(моль·K);

— абсолютная температура;

—число Фарадея, равное 96485,35 Кл/моль;

— числомолейэлектронов, участвующих в процессе;

и—активностисоответственноокисленнойивосстановленнойформ вещества, участвующего в полуреакции.

Если в формулу Нернста подставить числовые значения констант RиFи перейти отнатуральных логарифмовкдесятичным, то приT= 298K получим

Литература

1. Шахмаев Н.М., Шахмаев С.Н., Шодиев Д.Ш. Курс физики для средней школы. М., Просвещение, 1991.

2. Ландсберг Г. С. Элементарний учебник физики, М., Высшая школа, 1969.

3. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика, М., Высшая школа, 1982.

4. Савельев И.В. Курс общей физики. М., Наука, 1982.

5. Гольдфарб Н.И. Сборник вопросов и задач по физике. М., Высшая школа, 1975.

6. Тиманюк В.А. Фізіка, Харьков, Основа, 1996.с – 517с.