Potencjały błonowe — część 2 — film z polskimi napisami

W ostatnim filmie mówiliśmy o tym, że mamy wyższe stężenie potasu wewnątrz komórki, wynoszące około 150 milimoli na litr, w porównaniu do stężenia na zewnątrz, które przyjmuje wartość około pięciu milimoli na litr. Dla przypomnienia kilka istotnych faktów, o których mówiliśmy, to co się dzieje, to te jony potasu są związane z małymi anionami, reprezentowanymi przez te zielone kropki. Ponieważ gradient stężeń sprawi, że jony potasu będą wypływać z komórki, to właśnie to będzie miało miejsce. Powiedźmy, że ten mały jon opuści komórkę, i trafi na zewnątrz. Robiąc to, zostawi anion w osamotnieniu. Jeśli będzie to kontynuowane, to osamotnione aniony wygenerują ujemny ładunek. I powiedzieliśmy, co oznacza ten ujemny ładunek. Okazuje się, że ujemny ładunek doprowadzi do przyciągania jonów potasu. Powiedzieliśmy, że jony potasu będą wtedy wracać do wnętrza komórki, aby być bliżej ujemnego ładunku. Jest to interesujący koncept, w którym jony potasu zostawiają ujemny ładunek. A następnie to właśnie ten ujemny ładunek doprowadza do ich ponownego przypływu do komórki. Wielkość ujemnego ładunku, sprawi, że gradient stężeń będzie równoważony, wartość potencjału wynosi około -92, zapiszę to teraz. -92 to wartość potencjału, która będzie równoważyć gradient stężeń. Na tym skończyliśmy. Teraz chciałbym przeprowadzić mały eksperyment myślowy. Powiedźmy, że wykonamy na tej komórce małe nakłucie i wprowadzimy trochę pozytywnego ładunku. Spróbujmy zignorować abstrakcyjność tego, co powiedziałem, chociaż na chwilę. Skupmy się pozytywnym ładunku, fakcie, że umieścimy trochę pozytywnego ładunku wewnątrz komórki. Załóżmy, że nie wiemy skąd dokładnie on pochodzi, ale to co ten dodatni ładunek zrobi, to co zrobi, to sprawi, że potencjał wewątrz komórki nie będzie wynosił -92. Przyjmie bardziej pozytywną wartość. Powiedźmy, że przyjmie wartość w połowie. Zamiast -92, będziemy mieli -46 miliwoltów. Jest to nasz nowy potencjał błonowy, a nasza komórka jest wciąż przepuszczalna dla jonów potasu. Jest to bardzo ważne. Jest przepuszczalna tylko dla tego rodzaju jonów. Dla jonów potasu. Co się teraz wydarzy? Jony potasu, Ci mali przyjaciele tutaj, zauważą, że ładunek wewnątrz komórki nie przyciąga ich w taki sam sposób, jak wcześniej. Te jony potasu mogą to zauważyć i zaczną wypływać z komórki. Więcej jonów potasu zacznie opuszczać komórkę. Jeśli więcej jonów potasu zacznie wypływać i gromadzić się na zewnątrz, coraz więcej tych małych anionów pozostanie osamotnionych w komórce. I proces ten będzie kontynuowany. Te aniony stwierdzą, że zostały same i zaczną gromadzić ujemny ładunek. Zacznie się on zwiększać, tak jak wcześniej. I wartość -46 zacznie znowu gwałtownie spadać. Zacznie spadać. Pytanie brzmi, jak bardzo spadnie na dół? Wróci do punktu równowagi. Powiedzieliśmy, że wynosi on -92, co jest wartością, która równoważy gradient stężeń. Taką wartość potencjału błonowego potrzebujemy, wynoszącą -92. Pomyśl o tym przez chwilę. To bardzo istotne rzeczy. Możesz zrobić wiele śmiesznych rzeczy komórce. Możesz dodać dodatni lub ujemny ładunek. Tak długo, jak utrzymasz te dwie rzeczy, te dwie ważne rzeczy, jedną z nich jest gradient stężeń, który wynosi 150 milimoli i 5 milimoli. To jest jedna rzecz. Drugą jest przepuszczalność dla jonów potasu. Tak długo jak utrzymasz przepuszczalność, to potencjał błonowy wróci do -92. Pozwól, że zwrócę na to jeszcze większą uwagę pokazując Ci ten mały diagram. Powiedźmy, że mamy gradient stężeń, jak i przepuszczalność. Oczywiście przepuszczalność dla jonów potasu. Tak? Zakładając, że mamy tylko przepuszczalność, zapiszę to bardzo czytelnie, komórka jest przepuszczalna tylko dla jednego rodzaju jonów. Załóżmy, że przechodzi tylko jeden rodzaj jonów. Jeśli masz, powiedźmy przepuszalność lub jej brak, jak i gradient stężeń, jak i jego brak, to co tak właściwie masz? Powiedźmy, że mamy tutaj cztery możliwości. Nie mamy gradientu stężeń oraz przepuszczalności. Czy powstanie wtedy potencjał błonowy? Nie, ponieważ jony potasu nie będą mogły wydostać się z komórki. Nie będą miały ku temu powodu. Teraz, co jeśli mamy gradient stężeń, czyli jony potasu będą chciały wydostać się na zewnątrz, ale nie będzie sposobu, aby to zrobić. Ponownie, nie będzie potencjału błonowego. Podobnie jest w przypadku, jeśli mamy przepuszczalność, a nie ma gradientu stężeń. Wtedy jony potasu nie będą miały potrzeby wypływać z komórki. Ostatni wariant, co jeśli mamy przepuszczalność i gradient stężeń, wtedy potencjał błonowy przyjmuje wartość -92 miliwoltów. Gradient stężeń pojawia się wtedy, gdy używam słowa potrzeba. Czy jony potasu mają potrzebę wypłynięcia z komórki? I czy przepuszczalność jest sposobem na to? Czy mają one drogę wypływu? Mamy tutaj dwie rzeczy do przemyślenia, w kontekście tego, czy dojdzie do powstania potencjału błonowego, czy też nie. Jeśli mamy taki układ, przejdźmy trochę niżej, zróbmy przestrzeń i pomówmy o tym, jak powstaje wartość -92. Skąd pochodzi ta liczba? Istnieje pewne równanie, które zaraz tutaj napiszę. Mamy Vm co oznacza potencjał błonowy. Jeśli jesteś taki jak ja, to pierwszą rzeczą, jaką zobaczysz, jest to, że nie mamy litery V w słowie błona, czy też potencjał. Skąd taki skrót? Nie znam odpowiedzi na to pytanie. Nie wiem skąd litera V. Jednak Vm oznacza potencjał błonowy, a równanie jest bardzo proste. Mamy 61.5. Jest to uproszczona wersja, ponieważ występuje w nim wiele stałych, których wartość wynosi 61.5. Następnie mamy logarytm ze stężenia jonów potasu na zewnątrz, oznaczę to jako K out, podzielone przez stężenie jonów potasu wewnątrz komórki. Bierzesz te dwie wartości stężeń i otrzymujesz tę fantastyczną formułę. I w tym przypadku, zapiszę to dla Ciebie, dla jonów sodu, wartość potencjału jest równa -92 miliwoltom. To będzie potencjał błonowy. Chciałbym teraz omówić jego wartość, dla kilku innych kilku innych jonów. Mamy jony sodu. Jak i jony chloru oraz wapnia. Wszystkie mają takie same równanie. Bierzemy ich stężenie w środku i na zewnątrz komórki, a następnie podstawiamy w równanie i otrzymujemy wartość 67 dla jonów sodu. Dla jonów chloru -86, a dla jonów wapnia 123. Zapamiętaj, ze jony wapnia mają dwa dodatnie ładunki. Więc dla jonów wapnia będzie wynosić 61.5, a tak właściwie zmieni się do 30.75, zaokrąglając. Dzieje się tak ze względu na dwa pozytywne ładunki. I jak powiedziałem, wszystko czego potrzebujesz to stężenie w środku i na zewnątrz. Zapiszmy, że chodzi tutaj o gradient stężeń. I zapamiętaj, w którą stronę wszystko się rusza. Gradient stężeń dla jonów potasu, czyli dla pozytywnego jonu, który wypływa z komórki. Jon sodu jest pozytywnym jonem, który wpływa do komórki. Jon chloru ma ujemny ładunek i również trafia do komórki. Natomiast jony wapnia są pozytywnymi jonami, które napływają do komórki, podobnie jak jony sodu. Pomyśli o tych czterech głównych jonach, które przyczyniają się do potencjału błonowego komórki.