2 svar
672 visningar
sund20 268
Postad: 2 sep 2023 19:28 Redigerad: 2 sep 2023 19:32

Att förstå vilomembranpotential och Na+/K+-pumpen

Hej!

Jag har lite problem med att förstå exakt hur vilomembranpotentialen och dess förhållande till Na+/K+-pumpen är/fungerar. 

Först och främst, så har jag förstått att poängen med pumpen är att bibehålla koncentrationsgradienterna. Men sedan har jag också läst att pumpen håller både Na+ och K+ från att nå sina jämviktspotentialer (t.ex. så är ju jämviktspotentialen för K+ -90 mV men vilopotentialen är -70 mV) (d.v.s. rubbar deras jämvikt). Jag vet inte om de här sakerna betyder samma sak? 

1. Utan pumpen, hade verkligen jonerna gått och nått sina jämviktspotentialer då, eftersom det är flöde av olika joner (d.v.s. potentialen beror inte enbart på ett jonslag)? Hade det varit möjligt för K+ att nå sin jämviktspotential då? Pumpen behövs ju för att behålla koncentrationsgradienterna, vilket låter som att utan den så hade jämviktspotentialerna nåtts men är rätt eller fel tolkat? 

2. Och betyder "bibehålla koncentrationsgradienterna" att pumpen ser till att kompensera nettoflödet av jonerna, så att så mycket K+ som läcker ut via leak channels, pumpar pumpen in? Så att nettoflödet för både Na+ och K+ blir noll, eller? Om det är så, så är det ju typ "fejkad jämvikt", d.v.s. att det inte naturligt är lika stort flöde av jonerna både ut och in (eftersom det inte är vid deras jämviktspotentialer), men tack vare pumpen så blir det det? Men varför är det då just (eller runt kanske) vid -70 mV? Är det tack vare pumpen som det blir -70 mV (d.v.s. att det är där den kompensationen är lika med nettoflödet av jonerna)? Eller varför "stoppar" det just vid -70 mV? Fast när man ska räkna ut vilopotentialen så ingår ju inte pumpen alls i formeln, så borde ju kanske snarare förklaras av kompositionen av just Na+ och K+ som gör att det blir just (ca) -70 mV, men jag förstår liksom inte hur? Varför stoppar den just där? 

3. Och om det som är skrivet ovan är en korrekt tolkning, så får jag det inte riktigt att gå ihop med att det är större permeabilitet för K+ än för Na+, men ändå så flyttar pumpen 3 Na+ ut, och 2 K+ in. Om pumpen nu ska kompensera nettoflödet så att det blir 0 (återigen, det kanske inte stämmer utan det är kanske jag som missförstått), borde den inte då skicka tillbaka fler K+ än Na+ eftersom ökad permeabilitet borde göra att det är mer K+ som läcker ut än vad Na+ läcker in? Det är väl därför vilopotentialen ligger närmre K+ jämviktspotential än Na+? Det står i min lärobok att "In a resting cell, the number of ions the pump moves equals the number of ions that leak down their electrochemical gradient". Jag vet inte om jag missförstår den meningen, men om det nu är mer K+ som läcker igenom än Na+ (p.g.a. högre permeabilitet) - och pumpen ska bibehålla koncentrationerna - då borde den väl skicka mer K+ än Na+? Det står iof i en annan del att av boken att Na+ har en starkare elektrokemisk gradient än K+ (varför?- p.g.a. större koncentrationsgradient eller att både koncentrationsgradient och elektrisk gradient är på samma håll för Na+ men ej för K+?). Jag vet inte om det kanske är därför pumpen skickar mer Na+ än K+, men oavsett, jag förstår då ändå inte det med tanke på att K+ har högre permeabilitet så det borde vara mer K+ att återställa, men igen, det kanske den inte ska göra? 

Jag vet att pumpen också har en liten roll i att bygga upp potentialen, och om den ska göra det så borde den skicka mer positiv laddning ut än in, så ur den aspekten är det ju logiskt, men eftersom jag inte är helt säker på hur pumpen fungerar/dess funktion, så får jag ändå inte riktigt ihop det med att den ska bibehålla koncentrationsgradienterna. 

 

Skulle vara jättetacksam om någon hade möjlighet att hjälpa mig reda ut mina missförstånd :) 

William2001 269
Postad: 31 okt 2023 20:07

Under en nervimpuls / aktionspotential har stora mängder natrium flödat in i cellen. För att jämna ut detta öppnas kaliumjonkanaler, och K-joner diffunderar ut ur cellen - i strävan att uppnå sin jämvikt (90mV) - vilket leder till ett minimumvärde hos membranpotentialen (jfr. kaliums jämviktspotential). För att kompensera för detta kratigt negativa värde aktiveras Na/K pumpen som återståller ballansen (-70mV) / vilopotentialen, genom att föra ut natrium och plocka in kalium, till de koncentrationer som rådde från början.   

Därmed är vilopotentialen nästan densamma som kaliums jämvikts potential - det behövs ju bara tas in en kalium för att få ut tre natrium. Vilopotentialen är förvisso noll i praktiken - om man skulle få för sig att sätta en elektrod i cellen och en utanför - men det har med andra saker att göra (:

mag1 9457
Postad: 1 nov 2023 10:20

Nettoflödet av Na/K joner är inte stort sett i t.ex. antal joner, det blir en skillnad i membranpotentialen ändå, speciellt lokalt, d.v.s. i den delen av cellen där avvikelsen från membranpoteintialen sker. (det finns nog redan exempel på uträkningar för mängden joner sökbara i kombination med Nernst equation för enstaka joner, eller Goldman-Hodgkin-Katz ekvation för flera joner). Skulle det vara en stor mängd joner som flödat in/ut, skulle det ta mycket längre tid för pumparna att återställa jonernas koncentrationsskillnander och normalpotentialen.

Systemet är utvecklat så att när joner flödar in/ut, fås en stor påverkan på membranpotentialen, vilket kanaler och transportörer registrerar och reagerar på. Och på motsvarande vis aktiveras pumpar av förändringen i membranpotentialen, och aktiveras så att jonernas koncentrationsskillnader snabbt återställs, varpå att normalpotentialen återställs. Med resultatet att cellen snabbt kan göras redo för ännu depolarisation, nervimpuls etcetera.

 

Jonernas individuella jämviktspotentialer, är som du skriver kopplade till deras och andra joners koncentrationer, vilket gör det svårt att svara på situationen  1) "utan pumpen". Alla delar påverkar varandra och potentialen. Skulle K-jonkanalerna öppnas helt skulle kaliumjonerna strömma tills dess att jämviktspotentialen nåtts.

2) Ja så är det, att koncentrationsgradienterna byggs upp av pumpen. Men en reglerad mängd kaliumjoner läcker ut via leak channels, så att normalpotentialen nås. Kaliumjoner strömmar ut ur cellen mycket snabbare än natriumjoner, så jag vet inte om "nettoflödet" blir noll, dock blir nettot innan/efter t.ex. depolarisation noll.

Normalpotentialen stabiliseras vid -70mV, som en gemensam effekt av pumpar och läckkanaler. Pumpen upprätthåller dessa joners koncentrationskillnader, men när potentialen understiger normalpotentialen öppnas läckkanaler, så att potentialen stabiliseras vid -70mV.

Svara
Close