Потенциал отмены

В биологической мембране потенциал изменения - это мембранная потенциал , в котором направление ионного тока меняется. При потенциале отмены нет чистого потока ионов с одной стороны мембраны к другой. Для каналов, которые проницаемы только для одного типа иона, потенциал обращения идентичен равновесному потенциалу иона. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

Равновесный потенциал

Потенциал равновесия для иона является мембранным потенциалом , при котором нет чистого движения иона. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} Поток любого неорганического иона, такого как NA ⁺ или k ⁺, через ионный канал (поскольку мембраны обычно недостаточны для ионов) управляется электрохимическим градиентом для этого иона. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Этот градиент состоит из двух частей: разница в концентрации этого иона на мембране и градиенте напряжения. ^{[ 4 ]} Когда эти два влияния уравновешивают друг друга, электрохимический градиент для иона равен нулю, и нет чистого потока иона через канал; Это также переводится на то, что вовлечен в мембрану, если участвует только один ионный вид. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} Градиент напряжения, при котором достигается это равновесие, является равновесным потенциалом для иона, и его можно рассчитать из уравнения Нернста . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Математические модели и движущая сила

Мы можем считать в качестве примера положительно заряженным ионом, например, k ⁺и отрицательно заряженная мембрана, как это обычно бывает в большинстве организмов. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} Мембранное напряжение выступает против потока ионов калия из клетки, и ионы могут покинуть внутреннюю часть ячейки, только если они имеют достаточную тепловую энергию для преодоления энергетического барьера, полученного с отрицательным напряжением мембраны. ^{[ 5 ]} Тем не менее, этот смешивающий эффект может быть преодолен с помощью противоположного градиента концентрации, если внутренняя концентрация достаточно высока, что способствует ионам калия, покидающим клетку. ^{[ 5 ]}

Важной концепцией, связанной с равновесным потенциалом, является движущая сила . Движущая сила просто определяется как разница между фактическим мембранным потенциалом и равновесным потенциалом иона $V_{\mathrm {m} }-E_{\mathrm {i} }\$ где $E_{\mathrm {i} }\$ относится к равновесному потенциалу для конкретного иона. ^{[ 5 ]} По сравнению с током мембраны на единицу площади из -за типа $i$ Ионовый канал определяется следующим уравнением:

i_{\mathrm {i} }=g_{\mathrm {i} }\left(V_{\mathrm {m} }-E_{\mathrm {i} }\right)

где $V_{\mathrm {m} }-E_{\mathrm {i} }\$ движущая сила и $g_{\mathrm {i} }$ является конкретной проводимостью или проводимостью на единицу площади. ^{[ 5 ]} Обратите внимание, что ионный ток будет нулевым, если мембрана является непроницаемой для этого иона или если напряжение мембраны точно равно равновесию потенциала этого иона. ^{[ 5 ]}

Использовать в исследованиях

Когда V _M находится на потенциале обращения для события, такого как синаптический потенциал ( $V M - E Rev$ равен 0), идентичность ионов, которые текут во время EPC, можно вывести путем сравнения потенциала изменения EPC с Потенциал равновесия для различных ионов. Например, несколько возбуждающих ионотропных лигандов, управляемых нейротрансмиттерными рецепторами , включая глутаматные рецепторы ( AMPA , NMDA и каинат ), никотиновый ацетилхолин (NACH) и рецепторы серотонина (5-HT ₃ ) являются неселективными катионными катионными катионными анделами, которые проходят. ⁺ и k ⁺ В почти равных пропорциях дает потенциал изменения вблизи нуля. Ингибирующие ионотропные лиганд-управляемые рецепторы нейротрансмиттера, которые переносят CL ⁻, например, рецепторы ГАМК _глицин и , имеют потенциалы разворота, близкие к потенциалу покоя (приблизительно -70 мВ) в нейронах. ^{[ 2 ]}

Эта линия рассуждений привела к разработке экспериментов (Акирой Такеучи и Норико Такеучи в 1960 году), которые продемонстрировали, что ионные ионные каналы, активируемые ацетилхолином, приблизительно одинаково проницаемы для НА ⁺ и k ⁺ ионы Эксперимент проводился путем снижения внешнего NA ⁺ концентрация, которая снижает (делает более отрицательный) NA ⁺ равновесный потенциал и дает отрицательный сдвиг в потенциале обращения. Наоборот, увеличение внешнего k ⁺ концентрация повышает (делает более положительный) k ⁺ равновесный потенциал и дает положительный сдвиг в потенциале обращения. ^{[ 2 ]} Было получено общее выражение потенциала обращения синаптических событий, в том числе для снижения проводимости. ^{[ 6 ]}

Смотрите также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Сквайр, Ларри; Берг, Дарвин (2014). Фундаментальная нейробиология (4 -е изд.). Академическая пресса. С. 93–97. ISBN 978-0-12-385870-2 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин Purves, Dale ; и др. (2017). Нейробиология (6 -е изд.). Sinauer Associates. С. 39–106. ISBN 9781605353807 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Марк, медведь; Коннорс, Барри (2016). Нейробиология: исследование мозга (4 -е усиление изд.). Jones & Barlet Learning. п. 64-127. ISBN 9781284211283 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Альбертс, Брюс (2015). Молекулярная биология клетки (6 -е изд.). Нью -Йорк, Нью -Йорк. Стр. 615–616. ISBN 978-0-8153-4432-2 Полем OCLC 887605755 . {{cite book}}: CS1 Maint: местоположение отсутствует издатель ( ссылка )
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин Эбботт, Лоуренс Ф. (2001). Теоретическое нейробиологическое вычислительное и математическое моделирование нейронных систем . Питер Даян. Кембридж: MIT Press. С. 158–160. ISBN 978-0-262-31142-7 Полем OCLC 1225555646 .
^ Браун Дж., Мюллер К.Дж., Мюррей Г. (14 октября 1971 г.). «Потенциал обращения для электрофизиологического события, генерируемого изменениями проводимости: математический анализ». Наука . 174 (4006): 318–318. doi : 10.1126/science.174.4006.318 . PMID 5119107 . S2CID 34404730 .

Внешние ссылки

[fundNeuro-1] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Сквайр, Ларри; Берг, Дарвин (2014). Фундаментальная нейробиология (4 -е изд.). Академическая пресса. С. 93–97. ISBN 978-0-12-385870-2 .

[Purves-2] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин Purves, Dale ; и др. (2017). Нейробиология (6 -е изд.). Sinauer Associates. С. 39–106. ISBN 9781605353807 .

[expBrain-3] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Марк, медведь; Коннорс, Барри (2016). Нейробиология: исследование мозга (4 -е усиление изд.). Jones & Barlet Learning. п. 64-127. ISBN 9781284211283 .

[molBiol-4] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Альбертс, Брюс (2015). Молекулярная биология клетки (6 -е изд.). Нью -Йорк, Нью -Йорк. Стр. 615–616. ISBN 978-0-8153-4432-2 Полем OCLC 887605755 . {{cite book}}: CS1 Maint: местоположение отсутствует издатель ( ссылка )

[theoNeuro-5] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин Эбботт, Лоуренс Ф. (2001). Теоретическое нейробиологическое вычислительное и математическое моделирование нейронных систем . Питер Даян. Кембридж: MIT Press. С. 158–160. ISBN 978-0-262-31142-7 Полем OCLC 1225555646 .

[6] Браун Дж., Мюллер К.Дж., Мюррей Г. (14 октября 1971 г.). «Потенциал обращения для электрофизиологического события, генерируемого изменениями проводимости: математический анализ». Наука . 174 (4006): 318–318. doi : 10.1126/science.174.4006.318 . PMID 5119107 . S2CID 34404730 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]