Искам да поправя две грешки
във видеоклипа за калиево-натриевата помпа. Едната е незначителна – надявам се
не съм те объркал много. В края на клипа, когато научихме, че в клетката се внася калий чрез калиево-натриевата помпа. Ще нарисувам мембраната. Ще е полезна при разясняването на по-голямата грешка. Ще нарисувам напречно сечение
на клетъчна мембрана. Ще нарисувам калиево-натриевата
помпа тук. Видяхме, че изнася три натриеви йона за всеки два внесени калиеви йона. Определено не изглежда по този начин, но дава обща представа. Внасят се калиеви йони K+, и се изнасят натриеви йони.
Това беше идеята на целия видеоклип. Когато помпата промени формата си
с молекула АТФ, изнася натриевите йони. Надявам се, че малката грешка, която искам да поправя,
не те е объркала много. В края на клипа нарисувах
калиевите йони и написах „K+“, но няколко пъти ги нарекох „натриеви йони“ и не искам това да те обърква. Внасят се калиеви йони. На всеки два внесени
калиеви йона се изнасят три натриеви йона. Въпреки че написах „K+“,
понякога казвах по погрешка „натрий“. Не искам да се объркваш. Това е малката грешка. По-значителната грешка е,
когато казах каква е причината за
разликата в потенциала – защо средата извън
мембраната е по-положителна от тази вътре. Казах, че това се дължи главно
на това съотношение – за всеки три изнесени натриеви йона се внасят два калиеви йона. Получих много мило писмо
от професора по физиология Стивън Бейлър
от Пенсилванския университет. Той ми написа много
интересен имейл, в който ме поправя. Като цяло темата е много интересна. Ще помислим над написаното от него: „В медицинския факултет
на Пенсилванския университет имаме образователен софтуер, който симулира преминаването на йони през обикновена клетка...“ –
преминаването на йони е движението им през мембраната –
„...включително движението, дължащо се на
калиево-натриевата помпа и на пропускливостта
на мембраната в покой...". Пропускливостта в покой
представлява колко лесно йоните могат да преминат
през мембраната. Ще говорим повече за това след малко. „... и пропускливостта на мембраната
в покой за натрий, калий, хлор и т.н. Една от опциите, които софтуерът дава
на студентите, е да променят стехиометрията от 3:2...“ Когато говори за
стехиометрията на помпата, той има предвид промяна в съотношението. Променят го от 3:2 на 2:2. Професорът казва, че имат
симулационна програма, която може да пресъздаде
калиево-натриева помпа, която вместо да изнася три натриеви йона
за всеки два внесени калиеви йона, изравнява броя им – изнасят се два натриеви йона
и се внасят два калиеви йона. Въз основа на обяснението ми,
ако разликата в потенциала се дължи главно на стехиометрията – съотношението на изнесения
натрий и внесения калий, изравняването не трябва да доведе
до разлика в потенциала. Но професорът продължава:
„... променят стехиометрията на 2:2 в симулацията. В резултат на това потенциалът
на мембраната се променя от нормалната си стойност
от около –80 миливолта...“ – това го измерват, като извадят този волтаж от този тук и се получава
отрицателно число. Този е по-положителен и представлява по-голямо число – „... променя волтажа от
–80 миливолта на около –78 миливолта.“ Професорът казва, че ако
променим съотношението от 3:2 – три изнесени натриеви йона
за всеки два внесени калиеви йона, на 2:2, потенциалът няма да се промени значително. Средата отвън все още
е по-положителна от тази вътре. Следователно въпросът
остава: Защо имаме потенциал, ако той
не зависи главно от стехиометрията на съотношението? Професорът казва, че
разликата в потенциала намалява малко. Клетката се издува с няколко
процента и след това се стабилизира. Професорът продължава:
„Макар и да е вярно, че нормалната стехиометрия
на помпата има малко отрицателно влияние върху
потенциала на мембраната...“ – това е потенциалът на мембраната,
волтажът в клетката, „...неравновесието в стехиометрията
на помпата не е главната причина
за високия отрицателен потенциал на клетъчната
мембрана.“ Ще го подчертая:
„Вместо това главната причина са концентрационните
разлики, установени от помпата, в комбинация
с факта, че клетъчната мембрана в покой има висока
пропускливост за калий и ниска пропускливост за натрий. Във видеоклипа за
калиево-натриевата помпа казахме, че има канали, по които може да преминава
натрият и канали, по които може да преминава калият. Професорът казва, че
главната причина за разликата в потенциала не е
съотношението, а фактът, че мембраната има висока
пропускливост за калий. Тя има висока пропускливост. Ако иска, калият може да излезе
много по-лесно, отколкото може да влезе натрият. Съотношението е 3:2, но дори да беше 2:2, въпреки че тази среда е по-положителна,
е по-вероятно тук да имаме калиеви йони,
които се блъскат да преминат през мембраната от другата страна. Движат се
срещу химичния градиент, защото концентрацията
на калий е по-висока тук. По-вероятно е да имаме
калиеви йони тук, които се блъскат, за да преминат
през мембраната и да излязат, отколкото да имаме натриеви йони, които да могат
да се придвижат в обратната посока. Затова тази среда е такава. Заради пропускливостта
се изнася повече калий, отколкото се внася натрий.
Това е главната причина за разликата в потенциала
между външната и вътрешната среда. Благодаря Ви за поправката,
Стивън Бейлър. Много интересно.