Мембранен потенциал – част 2

В последното видео говорихме как има по-висока концентрация на калий вътре – около 150 милимола на литър – отколкото отвън – да кажем, около 5 милимола на литър. Само да обобщя няколко важни момента: казахме, че това, което се случва, е, че имаш калиеви йони, които стигат до малките аниони, които са зелените точки тук, и поради концентрационния градиент калиевите йони ще искат да напуснат клетката и ще излязат от клетката. Да кажем, че този мъник ще напусне клетката и ще се озове отвън. Като направи това, той оставя самотен този анион. Ако това продължи да се случва, тогава тези аниони създават този отрицателен заряд. Можем да открием точно какъв е този отрицателен заряд. Оказва се, че този отрицателен заряд ще привлече калия обратно. Казахме, че калият ще иска да се върне обратно, за да е по-близо до този отрицателен заряд. Това е интересна идея, идеята, че К оставя зад себе си отрицателен заряд и после се връща и иска да е до този отрицателен заряд. Количеството отрицателен заряд, което ще неутрализира концентрационния градиент, е около -92, нека запиша това. -92 е количеството, за което знаем, че ще неутрализира концентрационния градиент. Тук приключихме. Сега искам да направя малък мисловен експеримент. Да кажем, че дойдем до тази клетка с малка инжекция, пълна с положителен заряд. Искам да игнорирам налудничавостта на това, което казвам, за момента. Нека просто се фокусираме върху положителния заряд, върху факта, че ще "изсипя" купища положителен заряд тук, в тази клетка. Да приемем, че не знаем точно откъде идва, но този положителен заряд е – по същество, това, което ще направи, е че вече клетката няма да е с -92 заряд. Ще я направи по-положителна, отколкото е. Да кажем, че я върне наполовина обратно към нулата. Вместо -92, е -46 миливолта. Това е новият мембранен потенциал, а клетката ни още е пропусклива само за калия. Това е много важно. Пропусклива е само за един йон. Това е калият. Какво ще се случи? Тези калиеви йони – тези мъници тук – ще забележат, че зарядът не ги привлича толкова силно, колкото преди. Този калий може да види това и да излезе. Още калий започва да излиза от клетката. Ако още калий излиза и отива отвън, тогава имаш още от тези малки аниони, които остават назад. И процесът продължава. Тези аниони, сами по себе си, ще допринесат за този отрицателен заряд. Ще добавят към него, точно както преди, и това -46 отново бързо ще стане по-отрицателно. Ще стане по-отрицателно. Въпросът е колко по-отрицателно става. Ами, връща се обратно към точката на равновесие. И ако казахме, че -92 е стойността, която ти трябва за това жълто привличане – мембранният потенциал – да уравновеси концентрационния градиент, ако това е необходимо, тогава ще се върне до -92. Помисли за това за момент. Това е много важен механизъм. Можеш да направиш всякакви неща с тази клетка. Можеш да добавяш положителен или отрицателен заряд. Стига да поддържаш две неща – две важни неща, едното от които е концентрационния градиент – този концентрационен градиент от 150 срещу 5. Това е едното нещо. Другото е пропускливостта само за калия. Стига да поддържаш пропускливостта, се връщаш обратно до -92. Нека затвърдим това още веднъж, като ти покажа малка диаграма. Да кажем, че имаме концентрационен градиент тук и също имаме пропускливост. Това е пропускливост за калий. Нали така? Приемаме, че имаме само пропускливост – ще запиша това много ясно – клетката е пропусклива само за един йон. Приемаме, че има пропускливост само за един йон. Ако имаш, да кажем, пропускливост "да" и пропускливост "не", и имаш концентрационен градиент "да" и концентрационен градиент "не", какво точно получаваш? Да кажем, че имаш четири комбинации. Да кажем, че нямаме концентрационен градиент и нямаме пропускливост. Ще получим ли мембранен потенциал? Ами не, понеже калият никога няма да има начин да излезе и няма да има желание да излезе. Ако имаш концентрационен градиент – имаш желание да излезеш – но няма начин калият да излезе... Отново нямаш мембранен потенциал. Същото е вярно, ако имаш пропускливост, но нямаш концентрационен градиент. Тогава калият, отново, няма желание да излезе. И, накрая, ако имаш пропускливост и имаш концентрационен градиент, стигаш до -92 миливолта. Има концентрационен градиент, когато използвам думата "иска". Калият иска ли да излезе? А пропускливост означава, че има начин. Има ли начин да излезе? Това са двете неща, за които да мислиш, когато мислиш дали ще има мембранен потенциал, или не. Ако имаме тази постановка – нека преместя малко надолу, да направя малко място и да говоря как стигаш до -92. Откъде идва точно тази стойност? Има формула и тази формула – ще я запиша ето тук. Тя е Vm и това означава мембранен потенциал. Ако си като мен, първото нещо, което ще забележиш, е, че няма V – няма буква V в думата мембрана или потенциал. Откъде са измислили това? (V идва от Voltage – напрежение) Не знам отговора на този въпрос. (V идва от Voltage – напрежение) Не знам точно откъде идва това V. Но Vm означава мембранен потенциал, а формулата е учудващо проста. Тя е 61,5... Това е опростена версия, понеже има много константи тук, които се събират в едно в това 61,5. Просто намираш логаритъм от концентрацията на калия отвън – ще кажа К отвън – върху концентрацията на калия вътре в клетката. Взимаш тези две концентрации, получаваш тази фантастична малка формула. И можеш – сега мога да запиша калия – тук казахме, че това е равно на -92 миливолта. Това е мембранният потенциал. Мога дори да разгледам още няколко, някои други ключови. Има натрий. Нека направим това за хлор и калций. И всички от тях имат същата формула. Взимаш техните концентрации отвътре и отвън и го поставяш във формулата, получаваш +67 за натрия. Получаваш -86 за хлора, получаваш +123 за калция. Помни, калцият има заряд 2+. Затова за калция това 61,5 се променя на 30,75, и това е закръглено. Но това е поради заряда 2+. И просто взимаш концентрациите вътре и отвън. Нека запишем това – концентрационен градиент – и помни накъде се движат нещата. Концентрационният градиент за калия – гледаш положителен йон, който напуска клетката. При натрия имаш положителен йон, но той се движи навътре в клетката. За хлора имаш отрицателен йон, който влиза в клетката. За калция имаш положителен йон, който навлиза в клетката, като натрия. Така можеш да мислиш за четирите основни йона, които допринасят за клетъчните мембранни потенциали.