Войти
В биологической мембране, то обратный потенциал (также известный как потенциал Нернста) из иона является мембранным потенциалом, при котором не существует сеть (общий) поток этого конкретного иона с одной стороны мембраны на другую. В случае постсинаптических нейронов обратный потенциал - это мембранный потенциал, при котором данный нейротрансмиттер не вызывает чистый текущий поток ионов через ионный канал рецептора этого нейротрансмиттера.
В одноионной системе потенциал обращения синонимичен равновесному потенциалу ; их числовые значения идентичны. Эти два термина относятся к различным аспектам разницы в мембранном потенциале. Равновесие относится к тому факту, что чистый поток ионов при определенном напряжении равен нулю. То есть скорость движения ионов наружу и внутрь одинакова; ионный поток находится в равновесии. Инверсия относится к тому факту, что изменение мембранного потенциала по обе стороны от равновесного потенциала меняет общее направление ионного потока.
Потенциал разворота часто называют «потенциалом Нернста», поскольку его можно рассчитать по уравнению Нернста. Ионные каналы проводят большую часть потока простых ионов в клетки и из них. Когда тип канала, который является селективным по отношению к одному виду иона, доминирует в мембране ячейки (например, потому что другие ионные каналы закрыты), тогда напряжение внутри ячейки уравновесится (то есть станет равным) потенциалу обращения этого иона. (при условии, что внешняя часть ячейки находится под напряжением 0 вольт). Например, потенциал покоя большинства клеток близок к потенциалу обращения K + (иона калия). Это связано с тем, что при потенциале покоя доминирует калиевая проводимость. Во время типичного потенциала действия малая проводимость ионов покоя, опосредованная калиевыми каналами, подавляется открытием многочисленных каналов Na + (ионов натрия), что приближает мембранный потенциал к обратному потенциалу натрия.
Связь между терминами «потенциал обращения» и «равновесный потенциал» верна только для одноионных систем. В многоионных системах есть участки клеточной мембраны, где суммарные токи нескольких ионов равны нулю. Хотя это реверсивный потенциал в том смысле, что мембранный потенциал меняет направление, это не равновесный потенциал, потому что не все (а в некоторых случаях ни один) ионы находятся в равновесии и, таким образом, имеют суммарные потоки через мембрану. Когда ячейка имеет значительную проницаемость для более чем одного иона, потенциал ячейки можно рассчитать по уравнению Гольдмана – Ходжкина – Каца, а не по уравнению Нернста.
Термин « движущая сила» связан с потенциалом равновесия и также полезен для понимания тока в биологических мембранах. Движущая сила относится к разнице между фактическим мембранным потенциалом и равновесным потенциалом иона. Он определяется следующим уравнением:
где V m - E ion - движущая сила.
Другими словами, это уравнение говорит, что ионный ток I ion равен проводимости этого иона g ion, умноженной на движущую силу, которая представлена разностью между мембранным потенциалом и равновесным потенциалом иона (то есть V m - E ion). Обратите внимание, что ионный ток будет равен нулю, если мембрана непроницаема ( g ion = 0) для рассматриваемого иона, независимо от величины движущей силы.
Связанное уравнение (которое получено из более общего уравнения, приведенного выше) определяет величину тока концевой пластинки (EPC) при заданном мембранном потенциале в нервно-мышечном соединении :
где EPC - ток концевой пластины, g ACh - ионная проводимость, активируемая ацетилхолином, V m - мембранный потенциал, E rev - обратный потенциал. Когда мембранный потенциал равен обратному потенциалу, V m - E ion равен 0, и движущая сила на участвующие ионы отсутствует.
Когда V m находится на уровне обратного потенциала ( V m - E ion равен 0), идентичность ионов, протекающих во время EPC, может быть определена путем сравнения обратного потенциала EPC с равновесным потенциалом для различных ионов. Например, несколько возбуждающих рецепторов нейротрансмиттеров, управляемых ионотропными лигандами, включая рецепторы глутамата ( AMPA, NMDA и каинат ), никотиновые рецепторы ацетилхолина (nACh) и серотонина (5-HT 3), являются неселективными катионными каналами, которые проходят почти по Na + и K +. равные пропорции, дающие равновесный потенциал, близкий к нулю. Ингибирующие рецепторы нейротрансмиттеров, управляемых ионотропными лигандами, которые несут Cl -, такие как рецепторы GABA A и глицина, имеют потенциалы равновесия, близкие к потенциалу покоя (приблизительно –70 мВ) в нейронах.
Эта линия рассуждений привела к развитию экспериментов (Акира Такеучи и Норико Такеучи в 1960 году), которые продемонстрировали, что ионные каналы, активируемые ацетилхолином, примерно одинаково проницаемы для ионов Na + и K +. Эксперимент проводился путем снижения внешней концентрации Na +, что снижает (делает более отрицательным) равновесный потенциал Na + и вызывает отрицательный сдвиг в обратном потенциале. И наоборот, увеличение внешней концентрации K + увеличивает (делает более положительным) равновесный потенциал K + и вызывает положительный сдвиг в обратном потенциале.
