Уравнение Нернста и Гольдмана. Необходимые и достаточные условия биоэлектрогенеза

Как же реализуются обязательные условия биоэлектрогенеза на наружной мембране клетки в состоянии покоя?

1) В цитоплазме позвоночных животных преобладают калиевые соли высокомолекулярных соединений (кислот), тогда как в межклеточной среде гораздо выше концентрация натриевых солей неорганических кислот. Например, в гигантском аксоне кальмара внутриклеточная концентрация К+ равна 410 ммоль/л, во внеклеточной среде – 10 ммоль/л. Соответственно, концентрация натрия составляет 49 и 460 ммоль/л.

2) В покое проницаемость наружной мембраны клетки для ионов калия значительно больше, чем для натрия, и больше, чем для ионов хлора:

РК+ >> PNa+ PK+ > PCl-

Например, для аксона кальмара:

РК: РNa: PCl = 1: 0,04: 0,45

Эта проницаемость обусловлена наличием в наружной мембране так называемых потенциалнезависимых каналов, избирательно пропускающих ионы калия, натрия или хлора.

Если концентрация какого-либо иона внутри клетки отлична от концентрации этого иона снаружи и мембрана проницаема для этого иона, возникает поток заряженных частиц через мембрану, вследствие чего электрическая нейтральность системы нарушается, образуется разность потенциалов между наружной и внутренней средой, которая препятствует дальнейшему переносу ионов через мембрану. При установлении равновесия между концентрационным и электрическим градиентом выравниваются значения электрохимических потенциалов по разные стороны мембраны и устанавливается равновесный потенциал для этого иона, который рассчитывается по формуле Нернста.

μ = μ0 + RTlnC + zFφПри равновесии: RTlnCi + zFφi = RTlnCe + zFφe Отсюда: φ равн. = φi – φe =

При рассмотрении живых тканей в качестве конц элемента необходимо учитывать диффузию через мембрану не одного иона,а всех.Это обст-во учитывает ур-ие Гльдмана. ЭДС=RT/Fƶln

Двойной слой зарядов обр-ся в следствии существования разной конц.соли,где электролит стремится диффузировать через мембрану,но в силу неодинаковой проницаемости для катионов и анионов, некоторые ионы проходят через мембрану некоторые зац-ся.