Dòng ion qua màng Dòng ion qua màng Bởi: ĐH Bách Khoa Y Sinh K50 Sự dịch chuyển hệ số ion qua màng Trong phần này, ta khảo sát thay đổi dòng ion qua màng tế bào điều kiện nghỉ thông thường Dòng ion qua màng tế bào phụ thuộc vào ba yếu tố: • Tỉ lệ nồng độ ion hai mặt màng tế bào • Điện qua màng • Độ thấm màng Hiệu ứng chênh lệch nồng độ điện màng dòng ion tỉ lệ với nhau, thay cho tỉ lệ nồng độ nồng độ điện Nernst tương ứng quan tâm Lực tác động lên ion tỉ lệ với chênh lệch điện màng điện Nernst Về độ thấm màng, lưu ý liệu màng sinh học gồm có hai lớp lipit miêu tả cách dễ dàng không, tất dòng ion có trễ lớn Tuy nhiên, protein đặc biệt có mặt, chúng qua màng có chứa kênh nước Gống kênh đặc biệt với ion biết, chúng gồm cổng nhạy với điện màng tế bào Kết thực độ thấm màng khác với ion khác dễ bị tác động thay đổi điện chuyển màng hoăc phổi tử Như đề cập đến phần 3.4.1, Hodgkin and Huxley (1952a) đề quan hệ định lượng gọi nguyên lý độc lập Theo nguyên lí Dòng ion qua màng tế bào không phụ thuộc vào có mặt ion khác Do đó, dòng loại ion khác qua màng tế bào coi không phụ thuộc vào dạng ion khác Bằng cách xếp chồng, tổng cường độ dòng điện qua màng tổng dòng ion khác tạo nên Dòng ion màng tế bào thần kinh vận động mèo Chúng ta thảo luận phản ứng dòng ion ví dụ Với thể mèo, nồng độ ion đo bảng ( nhìn bảng 3.1) 1/4 Dòng ion qua màng Nồng độ ion Bên màng [mol/cm3] Bên màng [mol/cm3] Na + 150 15 K+ 5.5 150 Cl − 125 Với ion, điện cân tính nhờ phương trình Nernst VNa = − 61log10(15 / 150) = 61mV = VK = − 61log10(150 / 5.5) = − 88mV VCl = + 61log10(9 / 125) = − 70mV Điện nghỉ tế bào đo -70mV Bây giờ, nghiên cứu phần tử ion khác cách chi tiết Hodgkin and Huxley mô tả thuộc tính dòng điện sợi trục năm 1950 (xem chương 4), họ tin hai đến ba dạng kênh ion khác (Na+, K+, and Cl-) đầy đủ với thuộc tính trạng thái tế bào kích thích Tuy nhiên, số kênh ion khác lớn Vào năm 1984, , Bertil Hille (Hille, 1984/1992) tổng kết lại mà ông biết vào thời gian kênh ion Ông quan tâm tới bốn đến năm dạng kênh ion có tế bào gen có mã tổn 50 kênh khác Hiện nay, điều tin tưởng tế bào khác có it nhât 50 kênh ion khác số kênh protein khac đạt đến khaỏng 1000 Ion Clo Trong ví dụ này, điện cân ion clo giống điện nghỉ màng tế bào Trong điều trường hợp thông thường, thật điện Nernst clo không giống điện nghỉ Điều kiện xảy nồng độ ion clo tương đối cao, chí di chuyển nhỏ màng cho kênh thay đổi lớn Vì vậy, tỉ lệ nồng độ, theo điện Nernst, phụ thuộc vào thay đổi điện nghỉ cân Ion Kali Trong ví dụ mô tả bảng 3.1, điện cân ion kali la 19mV âm điện nghỉ tế bào Trong phần sau, giải thích kết điển hình điện nghỉ vượt điện Nernst kali Do đó, mong đợi dòng ion thực ion kali từ dến màng tế bào đưới điều kiện 2/4 Dòng ion qua màng nghỉ Để bù cho dòng này, cách trì kết cấu ion thông thường, ion kali không di chuyển màng Tuy nhiên, di chuyển theo hướng điện tăng yêu cầu sử dụng lượng Đó với điều kiện bơm NA-K hoạt động di chuyển ion kali có hại cho lượng Ion Natri Điện cân ion natri +61mV, tính từ tỉ lệ nồng độ (bảng 3.1) Do đó, trạng thái cân ion natri 131mV dòng natri ( có đượ hai lực khuyếch tán lực điện trường) xảy trạng thái nghỉ Rõ ràng kali natri không đạt cân điều kiện nghỉ yêu cầu trạng thái ổn định Đặc biệt, tổng cường độ dòng điện màng phải Với natri kali, điều có nghĩa tổng dòng phải độ lớn Khi lực truyền với kali lớn gấp 6.5 lần natri Bởi vì, độ thấm nghỉ yếu nên đóng góp ion natri với điện chuyển màng nghỉ không nhắc đến xấp xỉ Trong ví dụ trên, nồng độ độ thấm ion chọn cho tế bào thần kinh vận động mèo Trong sợi trục mực ống, tỉ lệ độ thấm màng nghỉ kali, natri clo PK:PNa:PCl = 1:0.04:0.45 Bơm Na-K Với cấu trúc ion không gian màng tế bào trì bơm Na-K Giống ý trên, trạng thái ổn định, tổng cường độ dòng điện bị động Dòng dòng kali ngược dấu (khi chúng có thành phần ion) Khi bơm Na-K tin trao đổi mol kali cho mol natri, dòng điện thực mong đợi Tuy nhiên, chứng minh cho thấy bới mol kali bơm vào cho mol natri Một bơm gọi gien điện tử phải xét đến kiểu lượng cường độ dòng tế bào (Junge 1981) Hình minh họa dòng ion màng tế bào Dòng ion natri kali qua màng tế bào gradient điện hóa minh họa hinh 3.5 Với ion, sợi rõ ràng miêu tả dòng ion, độ rộng viền số lượng dòng độ dốc, độ bền gradient điện hóa Như hình 3.2, trục tung điện trục hoàng khoảng thông thường tới màng Hơn nữa, ΔV dương (hướng xuống), cường độ dòng chuyển màng (với ion dương) dương (vi dụ hướng phía ngoài) Với ion âm clo, hướng vào 3/4 Dòng ion qua màng Một dạng minh họa dòng ion chuyển màng (After Eccles, 1968.) Chú ý với dòng ion bị động K+ and Cl- tác dụng khuyếch tán điện trường cách riêng rẽ) 4/4 ... lượng cường độ dòng tế bào (Junge 1981) Hình minh họa dòng ion màng tế bào Dòng ion natri kali qua màng tế bào gradient điện hóa minh họa hinh 3.5 Với ion, sợi rõ ràng miêu tả dòng ion, độ rộng... dương (vi dụ hướng phía ngoài) Với ion âm clo, hướng vào 3/4 Dòng ion qua màng Một dạng minh họa dòng ion chuyển màng (After Eccles, 1968.) Chú ý với dòng ion bị động K+ and Cl- tác dụng khuyếch.. .Dòng ion qua màng Nồng độ ion Bên màng [mol/cm3] Bên màng [mol/cm3] Na + 150 15 K+ 5.5 150 Cl − 125 Với ion, điện cân tính nhờ phương trình Nernst VNa