Корекция на калиево-натриевата помпа – видео

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.