31. Патенциал туралы түсінік. Патенциалдың түрлері
Физикада потенциал термині әр түрлі өрістердің (электростатикалық, магниттік, гравитатциялық т.б.) энергиясын сипаттау үшін қолданылатын шама. Биологиялық мембранада электр өрісі бар, олай болса ол өрістің энергиясын да осы тәрізді бипотенциал деген шамамен сипаттаймыз. Биопотенциал деп ағзаның екі нүке арасындағы потенциалдар айырымын немесе мембранадағы биопотенциал деп, мембрананың ішкі және сыртқы орта арасындағы потенциалдар айырымын атайды: М =ІШ - СЫРТ. Барлық уақытта қозбаған жасушада потенциал айырымы кездеседі, оны тыныштық потенциалы деп атайды, жасуша ішінде потенциал «теріс», сыртында «оң» таңбалы болады. Пайда болу механизміне байланысты потенциалдар: диффузиялық, фазалық және мембраналық деген түрлерге бөлінеді. Мысалы, ортасында поры бар бөгет арқылы екіге бөлінген ыдыстың сол жағына тұз қышқылы ертіндісін (HCl), оң жағына су құяйық. Пор тек иондарды өткізсін делік. Диффузия құбылысы әсерінен және екі ортада концентрациялық градиенттің болуы себебінен иондар ыдыстың екінші жағына қарай қозғалады. Концентрациялық градиент деп белгілі бір бағыттағы бірлік ұзындыққа сәйкес келетін концентрация айрымына тең шаманы атайды. Мысалы, ертіндінің бірінші нүктедегі концентрациясы С1, одан l қашықтықта жатқан екінші нүктедегі концентрациясы С2 болса, онда gradC=С1- С2/l тең болады. Фазалық потенциалдар араласпайтын екі фазалық күйдегі заттар шекарасында (судағы электролит ертіндісі мен май) пайда болады. Мысалы, анионға салыстырғанда катиондар майлы ортада жақсы еритін болса, онда ол майлы ортадаға жылдам ауысып, ортаны оң зарядтайды. Мембраналық потециалдың пайда болуы туралы алғашқы теорияны 1902 жылы Бернштейн ұсынды. ХХ ғасырдың 50 жылдары Ходжикин, Хакси және Катц, Бернштейнннің теориясының дұрыстығын тәжірибе арқылы дәлелдеді.
32. Диффузиялық потенциал. Гендерсон теңдеуі
Диффузиялық потенциал сұйық ортаны бөліп тұрған шекарадағы иондардың қозғалғыштығының әр болуынан пайда болады. Екі жағындағы екі түрлі зарядтардың арасында электр өрісінің айырымы туындайды оны диффузиялық потенциал деп атаймыз және оның шамасы Гендерсон теңдеуімен анықталынады:
мұндағы u-катионның жылдамдағы, v-анионның жылдамдығы, R- газ тұрақтысы, T- абсолюттік температура, n- ионның валенттілігі, F- Фарадей саны, c1 – бірінші ортадағы ионның концентрациясы, c2 – екініш ортадағы ионның концентрациясы. Бұл өрнектен, дифффузиялық потенциалдың шамасы катион мен анионның қозғалғыштығының айрымашылығына, олардың концентрациясына тікелей байланысты.
33. Тыныштық потенциалының пайда болу механизмі
тыныштық потенциалы калий иондарының циоплазмадан сыртқы ортаға қарай бағытталған диффузия әсерінен деп қарастырсақ, онда оның шамасын Нернст
теңдеуінен анықтауға болады: = RT/nF ln C1/C2 мұндағы К1 жасушаның ішіндегі, К2 сыртындағы калии ионының концентрациясы. Бұл теңдеуді тепе теңдік потенциалы деп те атайды. Кальмар аксонындағы тыныштық потенциалының шамасы М = - 60мВ