Клеточная физиология. Электрофизиология.: Часть 3
Биология, 9 класс
Раздел науки, который изучает электрические явления в живых клетках, называется электрофизиологией. Один из основных методов этой науки - острые стеклянные микроэлектроды, которые вводят внутрь клетки...
Видео
Конспект
Раздел науки, который изучает электрические явления в живых клетках, называется электрофизиологией. Один из основных методов этой науки - острые стеклянные микроэлектроды, которые вводят внутрь клетки в состоянии физиологического покоя и измеряют разницу потенциалов (потенциал покоя, ПП). Электроды заполняются 3 \text { М} раствором KCl (концентрированный раствор солей выступает в качестве проводника электричества), кончик тонкий до невидимости в световой микроскоп (кончик такой толщины не повредит клетку при введении электрода внутрь). Потенциал покоя разница между внутренней (отрицательной) и внешней (положительной) стороной мембраны. Первую теорию, объясняющую возникновение ПП, предложил Юлиус Бернштейн. Согласно Бернштейну, ПП формируется за счёт выхода ионов калия по концентрационному градиенту через полупроницаемую мембрану. Для вычисления ПП в рамках этой теории используется видоизмененное уравнение Нернста: ПП=\frac{RT}{zF} \cdot \log_{e} \frac{[K] \text { снаружи}}{[K] \text { внутри}}, где R - универсальная газовая постоянная, T - температура, z - заряд иона (в случае ионов калия равен +1 ), F - константа Фарадея, в квадратных скобках обозначены концентрации ионов калия.
В упрощенном случае, при подстановке значений констант, принятии температуры за 25^{\circ} C , и переводе натурального логарифма в десятичный получаем следующую формулу: ПП=58 \cdot \lg \frac{[K]_{\text { снаружи }}}{[K]_{\text { внутри }}}.
3.jpeg Наличие формулы расчета ПП сделало возможным проверку теории Бернштейна. При преобразовании мы получаем уравнение следующего вида: ПП=58 \cdot \lg [K] \text { снаружи }-58 \cdot \lg [K] \text { внутри }.
Поскольку изменять концентрацию иона намного проще во внешней среде, то ученые ожидали, что значения ПП будут линейно зависеть от десятичного логарифма концентрации ионов калия во внешнем растворе. Тем не менее, экспериментальные данные опровергли это предположение. Таким образом, теория Бернштейна не смогла убедительно описать принципы возникновения ПП.