Уравнение Томаса

Мембранный потенциал, рассчитанный по уравнению Гольдмана, оказался по абсолютной величине меньше мембранного потенциала, рассчитанного по формуле Нернста, и ближе к экспериментальным его значениям в крупных клетках.

И формула Нернста, и уравнение Гольдмана не учитывают активного транспорта ионов через мембрану ионными насосами, играющими определяющую роль в поддержании ионного равновесия в мелких клетках. В цитоплазматической мембране работают Na⁺/K⁺- АТФазы, перекачивающие калий внутрь клетки, а натрий из клетки.

С учётом работыФазы для мембранного потенциала

было получено уравнение Томаса

где п - отношение количества ионов натрия к количеству ионов калия, перекачиваемых ионными насосами через мембрану. Чаще всего Na/КАТФаза работает в режиме, когда л = 3/2, п всегда больше 1.

Для ионов СГне существует ионных насосов, поэтому в уравнении Томаса отсутствуют члены Р_сі[СГ].

Коэффициент п>1 усиливает вклад градиента концентрации калия в создание мембранного потенциала, поэтому мембранный потенциал, рассчитанный по Томасу, больше по абсолютной величине, чем мембранный потенциал, рассчитанный по Гольдману, и даёт совпадение с экспериментальными значениями для мелких клеток.

Нарушение биоэнергетических процессов в клетке и работы Na /К АТФазы приводит к уменьшению |ср_м|, в этом случае мембранный потенциал лучше описывается уравнением Гольдмана.

Повреждение клеточной мембраны приводит к повышению проницаемости клеточных мембран для всех ионов: к повышению и Р_к, и /А,, и Ра- Вследствие уменьшения различия проницаемостей абсолютное значение мембранного потенциала |ср_м | снижается.

Для сильно повреждённых клеток |ср_м| ещё меньше, но сохраняется отрицательный мембранный потенциал ср_м за счёт содержащихся в клетке полианионов - отрицательно заряженных белков, нуклеиновых кислот и других крупных молекул, которые не могут проникнуть через повреждённую мембрану.

Контрольные вопросы и задания

1. Какие два типа электрических потенциалов могут возникать в клетках и тканях в процессе жизнедеятельности?

2. Что называется мембранным потенциалом?

3. Опишите схему измерения внутриклеточного потенциала микро- электродным методом.

4. Что называется потенциалом покоя?

5. Какими двумя факторами определяется потенциал покоя?

6. Запишите формулу Нернста для равновесного мембранного потенциала.

7. В чем причина значительного расхождения экспериментальных и рассчитанных по формуле Нернста значений мембранного потенциала в клетках гигантского аксона кальмара?

8. Запишите уравнение Гольдмана для равновесного мембранного потенциала.

9. При каких условиях уравнение Нернста представляет собой част­ный случай уравнения Гольдмана?

10. Запишите уравнение Томаса для мембранного потенциала.