": విశ్రాంతి సంభావ్యత అనేది శరీరంలోని అన్ని కణాల జీవితంలో ఒక ముఖ్యమైన దృగ్విషయం, మరియు అది ఎలా ఏర్పడిందో తెలుసుకోవడం ముఖ్యం. ఏది ఏమైనప్పటికీ, ఇది సంక్లిష్టమైన డైనమిక్ ప్రక్రియ, ముఖ్యంగా జూనియర్ విద్యార్థులు (జీవ, వైద్య మరియు మానసిక ప్రత్యేకతలు) మరియు తయారుకాని పాఠకులకు పూర్తిగా అర్థం చేసుకోవడం కష్టం. అయితే, పాయింట్ బై పాయింట్‌గా పరిగణించినప్పుడు, దాని ప్రధాన వివరాలు మరియు దశలను అర్థం చేసుకోవడం చాలా సాధ్యమే. పని విశ్రాంతి సంభావ్యత యొక్క భావనను పరిచయం చేస్తుంది మరియు విశ్రాంతి సంభావ్యత ఏర్పడటానికి పరమాణు విధానాలను అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు గుర్తుంచుకోవడానికి సహాయపడే అలంకారిక రూపకాలను ఉపయోగించి దాని నిర్మాణం యొక్క ప్రధాన దశలను హైలైట్ చేస్తుంది.

మెంబ్రేన్ రవాణా నిర్మాణాలు - సోడియం-పొటాషియం పంపులు - విశ్రాంతి సంభావ్యత యొక్క ఆవిర్భావానికి ముందస్తు అవసరాలను సృష్టిస్తాయి. ఈ ముందస్తు అవసరాలు కణ త్వచం యొక్క లోపలి మరియు బయటి వైపులా అయాన్ ఏకాగ్రతలో వ్యత్యాసం. సోడియం గాఢతలో తేడా మరియు పొటాషియం గాఢతలో వ్యత్యాసం విడివిడిగా వ్యక్తమవుతుంది. పొటాషియం అయాన్లు (K+) పొర యొక్క రెండు వైపులా వాటి ఏకాగ్రతను సమం చేయడానికి చేసే ప్రయత్నం సెల్ నుండి దాని లీకేజీకి దారితీస్తుంది మరియు వాటితో పాటు సానుకూల విద్యుత్ ఛార్జీలను కోల్పోతుంది, దీని కారణంగా సెల్ యొక్క అంతర్గత ఉపరితలం యొక్క మొత్తం ప్రతికూల ఛార్జ్ గణనీయంగా పెరిగింది. ఈ "పొటాషియం" ప్రతికూలత విశ్రాంతి సంభావ్యతలో ఎక్కువ భాగం (సగటున −60 mV), మరియు ఒక చిన్న భాగం (−10 mV) అనేది అయాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ పంప్ యొక్క ఎలెక్ట్రోజెనిసిటీ వల్ల కలిగే "మార్పిడి" ప్రతికూలత.

నిశితంగా పరిశీలిద్దాం.

విశ్రాంతి సంభావ్యత అంటే ఏమిటో మరియు అది ఎలా పుడుతుందో మనం ఎందుకు తెలుసుకోవాలి?

"జంతు విద్యుత్" అంటే ఏమిటో మీకు తెలుసా? శరీరంలో "బయోకరెంట్స్" ఎక్కడ నుండి వస్తాయి? జల వాతావరణంలో ఉన్న జీవన కణం "ఎలక్ట్రిక్ బ్యాటరీ"గా ఎలా మారుతుంది మరియు అది ఎందుకు వెంటనే విడుదల చేయదు?

పొర అంతటా సెల్ దాని విద్యుత్ పొటెన్షియల్ వ్యత్యాసాన్ని (విశ్రాంతి సంభావ్యత) ఎలా సృష్టిస్తుందో మనకు తెలిస్తే మాత్రమే ఈ ప్రశ్నలకు సమాధానం ఇవ్వబడుతుంది.

నాడీ వ్యవస్థ ఎలా పనిచేస్తుందో అర్థం చేసుకోవడానికి, దాని వ్యక్తిగత నాడీ కణం, న్యూరాన్ ఎలా పనిచేస్తుందో అర్థం చేసుకోవడం చాలా అవసరం. న్యూరాన్ యొక్క పనిని ఆధారం చేసే ప్రధాన విషయం ఏమిటంటే, దాని పొర ద్వారా విద్యుత్ ఛార్జీల కదలిక మరియు ఫలితంగా, పొరపై విద్యుత్ పొటెన్షియల్స్ కనిపించడం. ఒక న్యూరాన్, దాని నాడీ పని కోసం సిద్ధమౌతోంది, మొదట విద్యుత్ రూపంలో శక్తిని నిల్వ చేస్తుంది, ఆపై నాడీ ఉత్తేజాన్ని నిర్వహించడం మరియు ప్రసారం చేసే ప్రక్రియలో ఉపయోగిస్తుంది.

అందువల్ల, నాడీ వ్యవస్థ యొక్క పనితీరును అధ్యయనం చేయడానికి మన మొదటి అడుగు ఏమిటంటే, నాడీ కణాల పొరపై విద్యుత్ సంభావ్యత ఎలా కనిపిస్తుందో అర్థం చేసుకోవడం. ఇది మేము చేస్తాము మరియు మేము ఈ ప్రక్రియ అని పిలుస్తాము విశ్రాంతి సంభావ్యత ఏర్పడటం.

"విశ్రాంతి సంభావ్యత" భావన యొక్క నిర్వచనం

సాధారణంగా, ఒక నరాల కణం శారీరక విశ్రాంతిలో ఉన్నప్పుడు మరియు పని చేయడానికి సిద్ధంగా ఉన్నప్పుడు, అది పొర యొక్క లోపలి మరియు బయటి వైపుల మధ్య విద్యుత్ ఛార్జీల పునఃపంపిణీని ఇప్పటికే అనుభవించింది. దీని కారణంగా, విద్యుత్ క్షేత్రం ఏర్పడింది మరియు పొరపై విద్యుత్ సంభావ్యత కనిపించింది - విశ్రాంతి పొర సంభావ్యత.

అందువలన, పొర ధ్రువణమవుతుంది. ఇది బయటి మరియు లోపలి ఉపరితలాలపై వేర్వేరు విద్యుత్ పొటెన్షియల్‌లను కలిగి ఉందని దీని అర్థం. ఈ పొటెన్షియల్స్ మధ్య వ్యత్యాసం నమోదు చేయడం చాలా సాధ్యమే.

రికార్డింగ్ యూనిట్‌కి కనెక్ట్ చేయబడిన మైక్రోఎలక్ట్రోడ్ సెల్‌లోకి చొప్పించబడితే ఇది ధృవీకరించబడుతుంది. ఎలక్ట్రోడ్ సెల్ లోపలికి వచ్చిన వెంటనే, సెల్ చుట్టూ ఉన్న ద్రవంలో ఉన్న ఎలక్ట్రోడ్‌కు సంబంధించి కొంత స్థిరమైన ఎలక్ట్రోనెగటివ్ సంభావ్యతను తక్షణమే పొందుతుంది. నాడీ కణాలు మరియు ఫైబర్‌లలోని కణాంతర విద్యుత్ సంభావ్యత యొక్క విలువ, ఉదాహరణకు, స్క్విడ్ యొక్క జెయింట్ నరాల ఫైబర్స్, విశ్రాంతి సమయంలో సుమారు −70 mV. ఈ విలువను రెస్టింగ్ మెమ్బ్రేన్ పొటెన్షియల్ (RMP) అంటారు. ఆక్సోప్లాజమ్ యొక్క అన్ని పాయింట్ల వద్ద ఈ సంభావ్యత దాదాపు ఒకే విధంగా ఉంటుంది.

నోజ్డ్రాచెవ్ A.D. మరియు ఇతరులు.

కొంచెం ఎక్కువ భౌతికశాస్త్రం. మాక్రోస్కోపిక్ భౌతిక శరీరాలు, ఒక నియమం వలె, విద్యుత్ తటస్థంగా ఉంటాయి, అనగా. అవి సానుకూల మరియు ప్రతికూల చార్జీలను సమాన పరిమాణంలో కలిగి ఉంటాయి. మీరు దానిలో ఒక రకమైన చార్జ్డ్ కణాలను సృష్టించడం ద్వారా ఒక శరీరాన్ని ఛార్జ్ చేయవచ్చు, ఉదాహరణకు, మరొక శరీరానికి వ్యతిరేకంగా ఘర్షణ ద్వారా, దీనిలో వ్యతిరేక రకం యొక్క అదనపు ఛార్జీలు ఏర్పడతాయి. ప్రాథమిక ఛార్జ్ ఉనికిని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే ( ఇ), ఏదైనా శరీరం యొక్క మొత్తం విద్యుత్ ఛార్జ్ ఇలా సూచించబడుతుంది q= ±N× ఇ, ఇక్కడ N అనేది పూర్ణాంకం.

విశ్రాంతి సంభావ్యత- ఇది కణం శారీరక విశ్రాంతి స్థితిలో ఉన్నప్పుడు పొర లోపలి మరియు బయటి వైపులా ఉండే విద్యుత్ పొటెన్షియల్‌లలో తేడా.దీని విలువ సెల్ లోపల నుండి కొలుస్తారు, ఇది ప్రతికూలంగా ఉంటుంది మరియు సగటు −70 mV (మిల్లీవోల్ట్‌లు), అయితే ఇది వివిధ కణాలలో మారవచ్చు: −35 mV నుండి −90 mV వరకు.

నాడీ వ్యవస్థలో, విద్యుత్ ఛార్జీలు సాధారణ మెటల్ వైర్లలో వలె ఎలక్ట్రాన్లచే సూచించబడవు, కానీ అయాన్లు - విద్యుత్ ఛార్జ్ కలిగి ఉన్న రసాయన కణాలు. సాధారణంగా, సజల ద్రావణాలలో, ఇది విద్యుత్ ప్రవాహం రూపంలో కదిలే ఎలక్ట్రాన్లు కాదు, కానీ అయాన్లు. అందువల్ల, కణాలు మరియు వాటి వాతావరణంలోని అన్ని విద్యుత్ ప్రవాహాలు అయాన్ ప్రవాహాలు.

కాబట్టి, నిశ్చల స్థితిలో ఉన్న సెల్ లోపలి భాగం ప్రతికూలంగా ఛార్జ్ చేయబడుతుంది మరియు వెలుపల సానుకూలంగా ఛార్జ్ చేయబడుతుంది. ఇది ఎర్ర రక్త కణాలను మినహాయించి, అన్ని జీవ కణాల లక్షణం, దీనికి విరుద్ధంగా, వెలుపల ప్రతికూలంగా ఛార్జ్ చేయబడుతుంది. మరింత ప్రత్యేకంగా, సెల్ చుట్టూ ఉన్న సెల్ వెలుపల సానుకూల అయాన్లు (Na + మరియు K + కాటయాన్స్) ప్రబలంగా ఉంటాయని మరియు ప్రతికూల అయాన్లు (Na + మరియు K వంటి పొర ద్వారా స్వేచ్ఛగా కదలలేని సేంద్రీయ ఆమ్లాల అయాన్లు) అని తేలింది. +) లోపల ప్రబలంగా ఉంటుంది.

ఇప్పుడు మనం ప్రతిదీ ఈ విధంగా ఎలా జరిగిందో వివరించాలి. అయినప్పటికీ, ఎర్ర రక్త కణాలు మినహా మన కణాలన్నీ బయట మాత్రమే సానుకూలంగా కనిపిస్తాయని గ్రహించడం అసహ్యకరమైనది, కానీ లోపల అవి ప్రతికూలంగా ఉంటాయి.

సెల్ లోపల విద్యుత్ సామర్థ్యాన్ని వర్గీకరించడానికి "ప్రతికూలత" అనే పదం, విశ్రాంతి సంభావ్యత స్థాయిలో మార్పులను సులభంగా వివరించడానికి మాకు ఉపయోగపడుతుంది. ఈ పదం గురించి విలువైనది ఏమిటంటే, ఈ క్రిందివి స్పష్టంగా స్పష్టంగా ఉన్నాయి: సెల్ లోపల ఎక్కువ ప్రతికూలత, తక్కువ సంభావ్యత సున్నా నుండి ప్రతికూల వైపుకు మార్చబడుతుంది మరియు తక్కువ ప్రతికూలత, ప్రతికూల సంభావ్యత సున్నాకి దగ్గరగా ఉంటుంది. ప్రతిసారీ “సంభావ్య పెరుగుదల” అనే పదానికి అర్థం ఏమిటో అర్థం చేసుకోవడం కంటే ఇది అర్థం చేసుకోవడం చాలా సులభం - సంపూర్ణ విలువ (లేదా “మాడ్యులో”) పెరుగుదల అంటే విశ్రాంతి సంభావ్యతను సున్నా నుండి క్రిందికి మార్చడం మరియు కేవలం “పెరుగుదల”. సున్నా వరకు సంభావ్యత యొక్క మార్పు అని అర్థం. "ప్రతికూలత" అనే పదం అవగాహన యొక్క అస్పష్టత యొక్క అటువంటి సమస్యలను సృష్టించదు.

విశ్రాంతి సంభావ్యత ఏర్పడటం యొక్క సారాంశం

భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు విద్యుత్ చార్జీలతో చేసిన ప్రయోగాలలో చేసినట్లుగా, నరాల కణాల యొక్క విద్యుత్ ఛార్జ్ ఎక్కడ నుండి వస్తుందో గుర్తించడానికి ప్రయత్నిద్దాం, ఎవరూ వాటిని రుద్దరు.

ఇక్కడ తార్కిక ఉచ్చులలో ఒకటి పరిశోధకుడు మరియు విద్యార్థి కోసం వేచి ఉంది: సెల్ యొక్క అంతర్గత ప్రతికూలత కారణంగా తలెత్తదు అదనపు ప్రతికూల కణాల రూపాన్ని(అయాన్లు), కానీ, దీనికి విరుద్ధంగా, కారణంగా నిర్దిష్ట మొత్తంలో సానుకూల కణాల నష్టం(కేషన్స్)!

కాబట్టి సెల్ నుండి సానుకూలంగా చార్జ్ చేయబడిన కణాలు ఎక్కడికి వెళ్తాయి? ఇవి సోడియం అయాన్లు - Na + - మరియు పొటాషియం - K + కణాన్ని విడిచిపెట్టి బయట పేరుకుపోయాయని నేను మీకు గుర్తు చేస్తాను.

సెల్ లోపల ప్రతికూలత యొక్క ప్రధాన రహస్యం

ఈ రహస్యాన్ని వెంటనే బహిర్గతం చేద్దాం మరియు రెండు ప్రక్రియల కారణంగా సెల్ దాని సానుకూల కణాలలో కొన్నింటిని కోల్పోతుందని మరియు ప్రతికూలంగా ఛార్జ్ అవుతుందని చెప్పండి:

1. మొదట, ఆమె "ఆమె" సోడియంను "విదేశీ" పొటాషియం కోసం మార్పిడి చేస్తుంది (అవును, ఇతరులకు కొన్ని సానుకూల అయాన్లు, సమానంగా సానుకూలంగా ఉంటాయి);
2. అప్పుడు ఈ "భర్తీ" సానుకూల పొటాషియం అయాన్లు దాని నుండి బయటకు వస్తాయి, దానితో పాటు సెల్ నుండి సానుకూల ఛార్జీలు లీక్ అవుతాయి.

ఈ రెండు ప్రక్రియలను మనం వివరించాలి.

అంతర్గత ప్రతికూలతను సృష్టించే మొదటి దశ: K + కోసం Na + మార్పిడి

నాడీ కణం యొక్క పొరలో ప్రోటీన్లు నిరంతరం పనిచేస్తాయి. వినిమాయకం పంపులు(అడెనోసిన్ ట్రైఫాస్ఫాటేసెస్, లేదా Na + /K + -ATPases) పొరలో పొందుపరచబడింది. వారు సెల్ యొక్క "సొంత" సోడియంను బాహ్య "విదేశీ" పొటాషియం కోసం మార్పిడి చేస్తారు.

కానీ ఒక ధనాత్మక చార్జ్ (Na +) అదే ధనాత్మక చార్జ్ (K +)కి మారినప్పుడు, సెల్‌లో ధనాత్మక చార్జ్‌ల లోపం ఏర్పడదు! కుడి. కానీ, అయినప్పటికీ, ఈ మార్పిడి కారణంగా, చాలా తక్కువ సోడియం అయాన్లు సెల్‌లో ఉంటాయి, ఎందుకంటే దాదాపు అన్నీ బయటికి వెళ్లిపోయాయి. మరియు అదే సమయంలో, సెల్ పొటాషియం అయాన్లతో నిండి ఉంది, ఇది పరమాణు పంపుల ద్వారా పంప్ చేయబడింది. మేము సెల్ యొక్క సైటోప్లాజమ్‌ను రుచి చూడగలిగితే, ఎక్స్ఛేంజ్ పంపుల పని ఫలితంగా, అది ఉప్పు నుండి చేదు-ఉప్పగా-పులుపుగా మారిందని మేము గమనించవచ్చు, ఎందుకంటే సోడియం క్లోరైడ్ యొక్క ఉప్పగా ఉండే రుచి సంక్లిష్ట రుచితో భర్తీ చేయబడింది. పొటాషియం క్లోరైడ్ యొక్క సాంద్రీకృత పరిష్కారం. కణంలో, పొటాషియం గాఢత 0.4 mol/l కి చేరుకుంటుంది. 0.009-0.02 mol/l పరిధిలోని పొటాషియం క్లోరైడ్ యొక్క సొల్యూషన్స్ తీపి రుచిని కలిగి ఉంటాయి, 0.03-0.04 - చేదు, 0.05-0.1 - చేదు-ఉప్పు, మరియు 0.2 మరియు అంతకంటే ఎక్కువ నుండి - లవణం, చేదు మరియు పుల్లని కలిగి ఉన్న సంక్లిష్ట రుచి. .

ఇక్కడ ముఖ్యమైన విషయం ఏమిటంటే పొటాషియం కోసం సోడియం మార్పిడి - అసమానమైనది. ఇచ్చిన ప్రతి సెల్ కోసం మూడు సోడియం అయాన్లుఆమె ప్రతిదీ పొందుతుంది రెండు పొటాషియం అయాన్లు. ఇది ప్రతి అయాన్ మార్పిడి ఈవెంట్‌తో ఒక సానుకూల చార్జ్‌ని కోల్పోతుంది. కాబట్టి ఇప్పటికే ఈ దశలో, అసమాన మార్పిడి కారణంగా, సెల్ తిరిగి పొందే దానికంటే ఎక్కువ "ప్లస్" ను కోల్పోతుంది. విద్యుత్ పరంగా, ఇది సెల్ లోపల దాదాపు −10 mV ప్రతికూలతను కలిగి ఉంటుంది. (కానీ మనం ఇంకా మిగిలిన −60 mVకి వివరణను కనుగొనవలసి ఉందని గుర్తుంచుకోండి!)

ఎక్స్ఛేంజర్ పంపుల ఆపరేషన్ను సులభంగా గుర్తుంచుకోవడానికి, మేము దానిని అలంకారికంగా ఈ విధంగా ఉంచవచ్చు: "సెల్ పొటాషియంను ప్రేమిస్తుంది!"అందువల్ల, సెల్ పొటాషియంను దాని వైపుకు లాగుతుంది, అది ఇప్పటికే నిండినప్పటికీ. అందువల్ల, ఇది సోడియం కోసం లాభదాయకంగా మారదు, 2 పొటాషియం అయాన్లకు 3 సోడియం అయాన్లను ఇస్తుంది. అందువలన ఇది ఈ మార్పిడిపై ATP శక్తిని ఖర్చు చేస్తుంది. మరియు అతను దానిని ఎలా ఖర్చు చేస్తాడు! న్యూరాన్ యొక్క మొత్తం శక్తి వ్యయంలో 70% వరకు సోడియం-పొటాషియం పంపుల ఆపరేషన్ కోసం ఖర్చు చేయవచ్చు. (అసలు కాకపోయినా ప్రేమ చేసేది అదే!)

మార్గం ద్వారా, సెల్ రెడీమేడ్ విశ్రాంతి సంభావ్యతతో జన్మించలేదని ఆసక్తికరంగా ఉంటుంది. ఆమె ఇంకా సృష్టించాలి. ఉదాహరణకు, మైయోబ్లాస్ట్‌ల భేదం మరియు కలయిక సమయంలో, వాటి పొర సంభావ్యత −10 నుండి −70 mVకి మారుతుంది, అనగా. వారి పొర మరింత ప్రతికూలంగా మారుతుంది - భేదం ప్రక్రియలో ధ్రువణమవుతుంది. మరియు మానవ ఎముక మజ్జ యొక్క మల్టీపోటెంట్ మెసెన్చైమల్ స్ట్రోమల్ కణాలపై చేసిన ప్రయోగాలలో, కృత్రిమ డిపోలరైజేషన్, విశ్రాంతి సంభావ్యతను ఎదుర్కోవడం మరియు సెల్ ప్రతికూలతను తగ్గించడం, కూడా నిరోధించబడిన (అణగారిన) కణ భేదం.

అలంకారికంగా చెప్పాలంటే, మనం దానిని ఈ విధంగా చెప్పవచ్చు: విశ్రాంతి సామర్థ్యాన్ని సృష్టించడం ద్వారా, సెల్ "ప్రేమతో ఛార్జ్ చేయబడుతుంది." ఇది రెండు విషయాల పట్ల ప్రేమ:

1. పొటాషియం పట్ల సెల్ యొక్క ప్రేమ (అందుకే సెల్ బలవంతంగా దానిని తన వైపుకు లాగుతుంది);
2. స్వేచ్ఛ కోసం పొటాషియం యొక్క ప్రేమ (అందువల్ల పొటాషియం దానిని స్వాధీనం చేసుకున్న కణాన్ని వదిలివేస్తుంది).

కణాన్ని పొటాషియంతో సంతృప్తపరిచే విధానాన్ని మేము ఇప్పటికే వివరించాము (ఇది మార్పిడి పంపుల పని), మరియు కణాంతర ప్రతికూలతను సృష్టించే రెండవ దశను వివరించడానికి మేము వెళ్ళినప్పుడు, సెల్ నుండి పొటాషియం విడిచిపెట్టే విధానం క్రింద వివరించబడుతుంది. కాబట్టి, విశ్రాంతి సంభావ్యత ఏర్పడే మొదటి దశలో మెమ్బ్రేన్ అయాన్ ఎక్స్ఛేంజర్ పంపుల చర్య యొక్క ఫలితం క్రింది విధంగా ఉంటుంది:

1. కణంలో సోడియం (Na+) లోపం.
2. కణంలో అధిక పొటాషియం (K+).
3. పొరపై బలహీనమైన విద్యుత్ సంభావ్యత (−10 mV) కనిపించడం.

మేము ఇలా చెప్పగలం: మొదటి దశలో, మెమ్బ్రేన్ అయాన్ పంపులు అయాన్ సాంద్రతలలో వ్యత్యాసాన్ని సృష్టిస్తాయి లేదా కణాంతర మరియు బాహ్య కణ వాతావరణం మధ్య ఏకాగ్రత ప్రవణత (తేడా).

ప్రతికూలతను సృష్టించే రెండవ దశ: సెల్ నుండి K+ అయాన్ల లీకేజ్

కాబట్టి, దాని పొర సోడియం-పొటాషియం ఎక్స్ఛేంజర్ పంపులు అయాన్లతో పని చేసిన తర్వాత సెల్లో ఏమి ప్రారంభమవుతుంది?

సెల్ లోపల సోడియం లోపం కారణంగా, ఈ అయాన్ కృషి చేస్తుంది లోపలికి పరుగెత్తండి: కరిగిన పదార్థాలు ఎల్లప్పుడూ ద్రావణం యొక్క మొత్తం పరిమాణంలో వాటి ఏకాగ్రతను సమం చేయడానికి ప్రయత్నిస్తాయి. కానీ సోడియం దీనిని పేలవంగా చేస్తుంది, ఎందుకంటే సోడియం అయాన్ చానెల్స్ సాధారణంగా మూసివేయబడతాయి మరియు కొన్ని పరిస్థితులలో మాత్రమే తెరవబడతాయి: ప్రత్యేక పదార్ధాల (ట్రాన్స్మిటర్లు) ప్రభావంతో లేదా కణంలో ప్రతికూలత తగ్గినప్పుడు (మెమ్బ్రేన్ డిపోలరైజేషన్).

అదే సమయంలో, బాహ్య వాతావరణంతో పోలిస్తే కణంలో పొటాషియం అయాన్లు అధికంగా ఉంటాయి - ఎందుకంటే మెమ్బ్రేన్ పంపులు దానిని సెల్‌లోకి బలవంతంగా పంప్ చేస్తాయి. మరియు అతను, లోపల మరియు వెలుపల తన ఏకాగ్రతను సమం చేయడానికి ప్రయత్నిస్తున్నాడు, దీనికి విరుద్ధంగా, పంజరం నుండి బయటపడండి. మరియు అతను విజయం సాధిస్తాడు!

పొటాషియం అయాన్లు K + పొర యొక్క వివిధ వైపులా వాటి ఏకాగ్రత యొక్క రసాయన ప్రవణత ప్రభావంతో కణాన్ని వదిలివేస్తుంది (పొర Na + కంటే K +కి చాలా పారగమ్యంగా ఉంటుంది) మరియు వాటితో సానుకూల చార్జీలను తీసుకువెళుతుంది. దీని కారణంగా, సెల్ లోపల ప్రతికూలత పెరుగుతుంది.

సోడియం మరియు పొటాషియం అయాన్లు ఒకదానికొకటి "గమనించలేవు" అని అర్థం చేసుకోవడం కూడా చాలా ముఖ్యం, అవి "తమకు" మాత్రమే ప్రతిస్పందిస్తాయి. ఆ. సోడియం అదే సోడియం గాఢతకు ప్రతిస్పందిస్తుంది, అయితే పొటాషియం చుట్టూ ఎంత ఉందో "శ్రద్ధ వహించదు". దీనికి విరుద్ధంగా, పొటాషియం పొటాషియం సాంద్రతలకు మాత్రమే ప్రతిస్పందిస్తుంది మరియు సోడియంను "విస్మరిస్తుంది". అయాన్ల ప్రవర్తనను అర్థం చేసుకోవడానికి, సోడియం మరియు పొటాషియం అయాన్ల సాంద్రతలను విడిగా పరిగణించడం అవసరం. ఆ. సెల్ లోపల మరియు వెలుపల సోడియం యొక్క గాఢతను విడిగా పోల్చడం అవసరం మరియు విడిగా - సెల్ లోపల మరియు వెలుపల పొటాషియం యొక్క ఏకాగ్రత, కానీ కొన్నిసార్లు పాఠ్యపుస్తకాలలో చేసినట్లుగా, పొటాషియంతో సోడియంను పోల్చడంలో అర్ధమే లేదు.

రసాయన సాంద్రతల సమీకరణ చట్టం ప్రకారం, ఇది ద్రావణాలలో పనిచేస్తుంది, సోడియం బయటి నుండి సెల్‌లోకి ప్రవేశించడానికి "కోరుకుంటుంది"; అది కూడా అక్కడ విద్యుత్ శక్తి ద్వారా డ్రా చేయబడుతుంది (మనకు గుర్తున్నట్లుగా, సైటోప్లాజమ్ ప్రతికూలంగా ఛార్జ్ చేయబడుతుంది). అతను కోరుకుంటున్నాడు, కానీ అతను చేయలేడు, ఎందుకంటే దాని సాధారణ స్థితిలో ఉన్న పొర అతనిని బాగా దాటడానికి అనుమతించదు. పొరలో ఉండే సోడియం అయాన్ చానెల్స్ సాధారణంగా మూసివేయబడతాయి. అయినప్పటికీ, దానిలో కొంత భాగం వచ్చినట్లయితే, సెల్ వెంటనే దాని సోడియం-పొటాషియం ఎక్స్ఛేంజర్ పంపులను ఉపయోగించి బాహ్య పొటాషియం కోసం మార్పిడి చేస్తుంది. సోడియం అయాన్లు రవాణాలో ఉన్నట్లుగా సెల్ గుండా వెళతాయి మరియు దానిలో ఉండవు. అందువల్ల, న్యూరాన్లలో సోడియం ఎల్లప్పుడూ కొరతగా ఉంటుంది.

కానీ పొటాషియం సులభంగా కణాన్ని బయటికి వదిలివేయగలదు! పంజరం అతనితో నిండి ఉంది మరియు ఆమె అతన్ని పట్టుకోలేదు. ఇది పొరలోని ప్రత్యేక ఛానెల్‌ల ద్వారా నిష్క్రమిస్తుంది - "పొటాషియం లీక్ ఛానెల్‌లు", ఇవి సాధారణంగా తెరిచి పొటాషియంను విడుదల చేస్తాయి.

K + -లీక్ ఛానెల్‌లు విశ్రాంతి పొర సంభావ్యత యొక్క సాధారణ విలువలలో నిరంతరం తెరిచి ఉంటాయి మరియు మెమ్బ్రేన్ పొటెన్షియల్‌లో మార్పుల వద్ద కార్యాచరణ యొక్క పేలుళ్లను ప్రదర్శిస్తాయి, ఇవి చాలా నిమిషాల పాటు కొనసాగుతాయి మరియు అన్ని సంభావ్య విలువలలో గమనించబడతాయి. K+ లీకేజ్ కరెంట్స్‌లో పెరుగుదల పొర యొక్క హైపర్‌పోలరైజేషన్‌కు దారితీస్తుంది, అయితే వాటి అణచివేత డిపోలరైజేషన్‌కు దారితీస్తుంది. ...అయినప్పటికీ, లీకేజ్ ప్రవాహాలకు బాధ్యత వహించే ఛానెల్ మెకానిజం ఉనికి చాలా కాలం పాటు ప్రశ్నార్థకంగానే ఉంది. ప్రత్యేక పొటాషియం చానెళ్ల ద్వారా పొటాషియం లీకేజీ అనేది ఇప్పుడు మాత్రమే స్పష్టమైంది.

జెఫిరోవ్ A.L. మరియు సిటికోవా G.F. ఉత్తేజిత కణం యొక్క అయాన్ చానెల్స్ (నిర్మాణం, పనితీరు, పాథాలజీ).

రసాయనం నుండి విద్యుత్ వరకు

మరియు ఇప్పుడు - మరోసారి చాలా ముఖ్యమైన విషయం. మనం స్పృహతో ఉద్యమానికి దూరంగా ఉండాలి రసాయన కణాలుఉద్యమానికి విద్యుత్ ఛార్జీలు.

పొటాషియం (K+) ధనాత్మకంగా ఛార్జ్ చేయబడుతుంది మరియు అందువల్ల, అది సెల్ నుండి బయలుదేరినప్పుడు, అది స్వయంగా మాత్రమే కాకుండా, సానుకూల చార్జ్ని కూడా కలిగి ఉంటుంది. దాని వెనుక, “మైనస్‌లు” - ప్రతికూల ఛార్జీలు - సెల్ లోపల నుండి పొర వరకు విస్తరించండి. కానీ అవి పొర ద్వారా లీక్ కావు - పొటాషియం అయాన్ల వలె కాకుండా - ఎందుకంటే... వాటికి తగిన అయాన్ ఛానెల్‌లు లేవు మరియు పొర వాటిని గుండా వెళ్ళనివ్వదు. మాకు వివరించలేని −60 mV ప్రతికూలత గురించి గుర్తుందా? కణం నుండి పొటాషియం అయాన్ల లీకేజ్ ద్వారా సృష్టించబడిన విశ్రాంతి పొర సంభావ్యతలో ఇది చాలా భాగం! మరియు ఇది విశ్రాంతి సంభావ్యతలో పెద్ద భాగం.

విశ్రాంతి సంభావ్యత యొక్క ఈ భాగానికి ప్రత్యేక పేరు కూడా ఉంది - ఏకాగ్రత సంభావ్యత. ఏకాగ్రత సంభావ్యత - ఇది సెల్ లోపల సానుకూల చార్జీల లోపం వల్ల సృష్టించబడిన విశ్రాంతి సంభావ్యతలో భాగం, దాని నుండి సానుకూల పొటాషియం అయాన్ల లీకేజీ కారణంగా ఏర్పడుతుంది.

సరే, ఇప్పుడు కొంచెం ఫిజిక్స్, కెమిస్ట్రీ మరియు మ్యాథమెటిక్స్ ఖచ్చితత్వ ప్రేమికులకు.

గోల్డ్‌మన్ సమీకరణం ప్రకారం విద్యుత్ శక్తులు రసాయన బలాలకు సంబంధించినవి. దీని ప్రత్యేక సందర్భం సరళమైన నెర్న్‌స్ట్ సమీకరణం, దీని సూత్రం పొర యొక్క వివిధ వైపులా ఒకే రకమైన అయాన్‌ల యొక్క వివిధ సాంద్రతల ఆధారంగా ట్రాన్స్‌మెంబ్రేన్ వ్యాప్తి సంభావ్య వ్యత్యాసాన్ని లెక్కించడానికి ఉపయోగించవచ్చు. కాబట్టి, సెల్ వెలుపల మరియు లోపల పొటాషియం అయాన్ల సాంద్రతను తెలుసుకోవడం, మనం పొటాషియం సమతౌల్య సామర్థ్యాన్ని లెక్కించవచ్చు. ఇ K:

ఎక్కడ ఇ k - సమతౌల్య సంభావ్యత, ఆర్- గ్యాస్ స్థిరాంకం, టి- సంపూర్ణ ఉష్ణోగ్రత, ఎఫ్- ఫెరడే యొక్క స్థిరాంకం, K + ext మరియు K + int - వరుసగా సెల్ వెలుపల మరియు లోపల K + అయాన్ల సాంద్రతలు. సంభావ్యతను లెక్కించడానికి, ఒకే రకమైన అయాన్ల సాంద్రతలు - K + - ఒకదానితో ఒకటి పోల్చబడిందని ఫార్ములా చూపిస్తుంది.

మరింత ఖచ్చితంగా, అనేక రకాల అయాన్ల లీకేజ్ ద్వారా సృష్టించబడిన మొత్తం వ్యాప్తి సంభావ్యత యొక్క తుది విలువ గోల్డ్‌మన్-హాడ్కిన్-కాట్జ్ సూత్రాన్ని ఉపయోగించి లెక్కించబడుతుంది. విశ్రాంతి సంభావ్యత మూడు కారకాలపై ఆధారపడి ఉంటుందని ఇది పరిగణనలోకి తీసుకుంటుంది: (1) ప్రతి అయాన్ యొక్క విద్యుత్ ఛార్జ్ యొక్క ధ్రువణత; (2) పొర పారగమ్యత ఆర్ప్రతి అయాన్ కోసం; (3) [సంబంధిత అయాన్ల సాంద్రతలు] లోపల (అంతర్గత) మరియు పొర వెలుపల (బాహ్య). స్క్విడ్ ఆక్సాన్ మెంబ్రేన్ విశ్రాంతి వద్ద, వాహకత నిష్పత్తి ఆర్ K: PNa :పి Cl = 1: 0.04: 0.45.

ముగింపు

కాబట్టి, విశ్రాంతి సంభావ్యత రెండు భాగాలను కలిగి ఉంటుంది:

1. −10 mV, ఇవి మెమ్బ్రేన్ పంప్-ఎక్స్‌ఛేంజర్ యొక్క "అసమాన" ఆపరేషన్ నుండి పొందబడతాయి (అన్నింటికంటే, ఇది పొటాషియంతో తిరిగి పంప్ చేయడం కంటే సెల్ నుండి ఎక్కువ సానుకూల ఛార్జీలను (Na +) పంపుతుంది).
2. రెండవ భాగం పొటాషియం సెల్ నుండి ఎల్లవేళలా లీక్ అవుతుంది, సానుకూల చార్జీలను తీసుకువెళుతుంది. అతని ప్రధాన సహకారం: −60 mV. మొత్తంగా, ఇది కావలసిన −70 mVని ఇస్తుంది.

ఆసక్తికరంగా, పొటాషియం సెల్ నుండి నిష్క్రమించడం ఆపివేస్తుంది (మరింత ఖచ్చితంగా, దాని ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్ సమానంగా ఉంటాయి) సెల్ నెగటివ్ స్థాయి −90 mV వద్ద మాత్రమే. ఈ సందర్భంలో, పొర ద్వారా పొటాషియంను నెట్టివేసే రసాయన మరియు విద్యుత్ శక్తులు సమానంగా ఉంటాయి, కానీ దానిని వ్యతిరేక దిశలలో నిర్దేశిస్తాయి. కానీ సెల్‌లోకి సోడియం నిరంతరం లీక్ అవ్వడం వల్ల ఇది దెబ్బతింటుంది, ఇది సానుకూల చార్జీలను కలిగి ఉంటుంది మరియు పొటాషియం "పోరాడుతుంది" అనే ప్రతికూలతను తగ్గిస్తుంది. మరియు ఫలితంగా, సెల్ −70 mV స్థాయిలో సమతౌల్య స్థితిని నిర్వహిస్తుంది.

ఇప్పుడు విశ్రాంతి పొర సంభావ్యత చివరకు ఏర్పడింది.

Na + /K + -ATPase యొక్క ఆపరేషన్ పథకం K + కోసం Na + యొక్క "అసమాన" మార్పిడిని స్పష్టంగా వివరిస్తుంది: ఎంజైమ్ యొక్క ప్రతి చక్రంలో అదనపు "ప్లస్" ను పంపింగ్ చేయడం పొర యొక్క అంతర్గత ఉపరితలంపై ప్రతికూల ఛార్జింగ్‌కు దారితీస్తుంది. ఈ వీడియో చెప్పనిదేమిటంటే, ATPase 20% కంటే తక్కువ విశ్రాంతి సంభావ్యత (−10 mV)కి బాధ్యత వహిస్తుంది: మిగిలిన "ప్రతికూలత" (−60 mV) "పొటాషియం లీక్ ఛానెల్‌ల ద్వారా సెల్‌ను విడిచిపెట్టిన K అయాన్ల నుండి వస్తుంది. " +, సెల్ లోపల మరియు వెలుపల వారి ఏకాగ్రతను సమం చేయడానికి ప్రయత్నిస్తుంది.

సాహిత్యం

1. జాక్వెలిన్ ఫిషర్-లౌగీడ్, జియాన్-హుయి లియు, ఎస్టేల్ ఎస్పినోస్, డేవిడ్ మొర్దాసిని, చార్లెస్ ఆర్. బాడర్, మరియు. అల్.. (2001). హ్యూమన్ మైయోబ్లాస్ట్ ఫ్యూజన్‌కి ఫంక్షనల్ ఇన్‌వర్డ్ రెక్టిఫైయర్ Kir2.1 ఛానెల్‌ల వ్యక్తీకరణ అవసరం. J సెల్ బయోల్. 153 , 677-686;
2. లియు J.H., Bijlenga P., ఫిషర్-లౌహీడ్ J. మరియు ఇతరులు. (1998) మానవ మైయోబ్లాస్ట్ ఫ్యూజన్‌లో ఇన్‌వర్డ్ రెక్టిఫైయర్ K+ కరెంట్ మరియు హైపర్‌పోలరైజేషన్ పాత్ర. J. ఫిజియోల్. 510 , 467–476;
3. సారా సుండేలక్రజ్, మైఖేల్ లెవిన్, డేవిడ్ ఎల్. కప్లాన్. (2008) మెంబ్రేన్ పొటెన్షియల్ మెసెన్చైమల్ స్టెమ్ సెల్స్ యొక్క అడిపోజెనిక్ మరియు ఆస్టియోజెనిక్ డిఫరెన్షియేషన్‌ను నియంత్రిస్తుంది. PLoS వన్. 3 , e3737;
4. పావ్లోవ్స్కాయ M.V. మరియు మామికిన్ A.I. ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్స్. విద్యుత్ క్షేత్రంలో విద్యుద్వాహకాలు మరియు కండక్టర్లు. భౌతికశాస్త్రం యొక్క సాధారణ కోర్సు కోసం డైరెక్ట్ కరెంట్ / ఎలక్ట్రానిక్ మాన్యువల్. SPb: సెయింట్ పీటర్స్‌బర్గ్ స్టేట్ ఎలక్ట్రోటెక్నికల్ యూనివర్సిటీ;
5. నోజ్డ్రాచెవ్ A.D., బజెనోవ్ యు.ఐ., బరానికోవా I.A., బటువ్ A.S. మరియు ఇతరులు. acad. నరకం. నోజ్డ్రాచెవా. సెయింట్ పీటర్స్‌బర్గ్: లాన్, 2001. - 1088 pp.;
6. మకరోవ్ A.M. మరియు లునెవా L.A. సాంకేతిక విశ్వవిద్యాలయంలో విద్యుదయస్కాంతత్వం / భౌతికశాస్త్రం యొక్క ప్రాథమిక అంశాలు. T. 3;
7. జెఫిరోవ్ A.L. మరియు సిటికోవా G.F. ఉత్తేజిత కణం యొక్క అయాన్ చానెల్స్ (నిర్మాణం, పనితీరు, పాథాలజీ). కజాన్: ఆర్ట్ కేఫ్, 2010. - 271 p.;
8. రోడినా T.G. ఆహార ఉత్పత్తుల ఇంద్రియ విశ్లేషణ. విశ్వవిద్యాలయ విద్యార్థులకు పాఠ్య పుస్తకం. M.: అకాడమీ, 2004. - 208 pp.;
9. కోల్మన్, J. మరియు రెహ్మ్, K.-G. విజువల్ బయోకెమిస్ట్రీ. M.: మీర్, 2004. - 469 pp.;
10. షుల్గోవ్స్కీ V.V. ఫండమెంటల్స్ ఆఫ్ న్యూరోఫిజియాలజీ: యూనివర్శిటీ విద్యార్థులకు పాఠ్య పుస్తకం. M.: ఆస్పెక్ట్ ప్రెస్, 2000. - 277 pp..

మెంబ్రేన్ సంభావ్యత

విశ్రాంతి సమయంలో, కణ త్వచం యొక్క బయటి మరియు లోపలి ఉపరితలాల మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసం ఉంది, దీనిని మెమ్బ్రేన్ పొటెన్షియల్ (MP) అని పిలుస్తారు లేదా, అది ఉత్తేజిత కణజాలం యొక్క కణం అయితే, విశ్రాంతి సంభావ్యత. పొర యొక్క లోపలి భాగం బయటి దానికి సంబంధించి ప్రతికూలంగా ఛార్జ్ చేయబడినందున, బాహ్య పరిష్కారం యొక్క సంభావ్యతను సున్నాగా తీసుకుంటే, MP మైనస్ గుర్తుతో వ్రాయబడుతుంది. వివిధ కణాలలో దీని విలువ మైనస్ 30 నుండి మైనస్ 100 mV వరకు ఉంటుంది.

మెమ్బ్రేన్ సంభావ్యత యొక్క ఆవిర్భావం మరియు నిర్వహణ యొక్క మొదటి సిద్ధాంతం యు. బెర్న్‌స్టెయిన్ (1902) చే అభివృద్ధి చేయబడింది. కణ త్వచం పొటాషియం అయాన్లకు అధిక పారగమ్యత మరియు ఇతర అయాన్లకు తక్కువ పారగమ్యతను కలిగి ఉంటుంది అనే వాస్తవం ఆధారంగా, అతను మెమ్బ్రేన్ సంభావ్యత యొక్క విలువను నెర్న్స్ట్ సూత్రాన్ని ఉపయోగించి నిర్ణయించవచ్చని చూపించాడు.

1949-1952లో A. హోడ్కిన్, E. హక్స్లీ, B. కాట్జ్ ఆధునిక మెమ్బ్రేన్-అయాన్ సిద్ధాంతాన్ని సృష్టించారు, దీని ప్రకారం పొర సంభావ్యత పొటాషియం అయాన్ల ఏకాగ్రత ద్వారా మాత్రమే కాకుండా, సోడియం మరియు క్లోరిన్, అలాగే అసమాన పారగమ్యత ద్వారా కూడా నిర్ణయించబడుతుంది. ఈ అయాన్లకు కణ త్వచం. నరాల మరియు కండరాల కణాల సైటోప్లాజంలో 30-50 రెట్లు ఎక్కువ పొటాషియం అయాన్లు, 8-10 రెట్లు తక్కువ సోడియం అయాన్లు మరియు 50 రెట్లు తక్కువ క్లోరిన్ అయాన్లు ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులర్ ద్రవం కంటే ఉంటాయి. అయాన్లకు పొర యొక్క పారగమ్యత అయాన్ చానెల్స్, లిపిడ్ పొరలోకి చొచ్చుకుపోయే ప్రోటీన్ స్థూల కణాల కారణంగా ఉంటుంది. కొన్ని ఛానెల్‌లు నిరంతరం తెరిచి ఉంటాయి, మరికొన్ని (వోల్టేజ్-ఆధారిత) అయస్కాంత క్షేత్రంలో మార్పులకు ప్రతిస్పందనగా తెరిచి మూసివేయబడతాయి. వోల్టేజ్-గేటెడ్ ఛానెల్‌లు సోడియం, పొటాషియం, కాల్షియం మరియు క్లోరైడ్ ఛానెల్‌లుగా విభజించబడ్డాయి. శారీరక విశ్రాంతి స్థితిలో, నాడీ కణాల పొర సోడియం అయాన్ల కంటే పొటాషియం అయాన్లకు 25 రెట్లు ఎక్కువ పారగమ్యంగా ఉంటుంది.

అందువల్ల, నవీకరించబడిన పొర సిద్ధాంతం ప్రకారం, పొర యొక్క రెండు వైపులా అయాన్ల అసమాన పంపిణీ మరియు పొర సంభావ్యత యొక్క అనుబంధ సృష్టి మరియు నిర్వహణ వివిధ అయాన్ల కోసం పొర యొక్క ఎంపిక పారగమ్యత మరియు రెండు వైపులా వాటి ఏకాగ్రత రెండింటి కారణంగా ఉంటుంది. పొర, మరియు మరింత ఖచ్చితంగా, మెమ్బ్రేన్ సంభావ్యత యొక్క విలువను సూత్రం ప్రకారం లెక్కించవచ్చు.

విశ్రాంతి సమయంలో మెమ్బ్రేన్ పోలరైజేషన్ ఓపెన్ పొటాషియం చానెల్స్ మరియు పొటాషియం సాంద్రతల ట్రాన్స్‌మెంబ్రేన్ గ్రేడియంట్ ద్వారా వివరించబడుతుంది, ఇది సెల్ చుట్టూ ఉన్న వాతావరణంలోకి కణాంతర పొటాషియం యొక్క భాగాన్ని విడుదల చేయడానికి దారితీస్తుంది, అనగా, బయటి వైపు సానుకూల చార్జ్ కనిపించడం. పొర యొక్క ఉపరితలం. సేంద్రీయ అయాన్లు, పెద్ద పరమాణు సమ్మేళనాలు, దీని కోసం కణ త్వచం చొరబడదు, పొర యొక్క అంతర్గత ఉపరితలంపై ప్రతికూల చార్జ్‌ను సృష్టిస్తుంది. అందువల్ల, పొర యొక్క రెండు వైపులా పొటాషియం సాంద్రతలలో ఎక్కువ వ్యత్యాసం, అది బయటకు వస్తుంది మరియు MP విలువలు ఎక్కువ. పొటాషియం మరియు సోడియం అయాన్‌లు పొర గుండా వాటి ఏకాగ్రత ప్రవణతతో పాటు వెళ్లడం చివరికి సెల్ లోపల మరియు దాని వాతావరణంలో ఈ అయాన్‌ల సాంద్రతను సమం చేయడానికి దారి తీస్తుంది. కానీ జీవ కణాలలో ఇది జరగదు, ఎందుకంటే కణ త్వచం సోడియం-పొటాషియం పంపులను కలిగి ఉంటుంది, ఇది సెల్ నుండి సోడియం అయాన్ల తొలగింపును నిర్ధారిస్తుంది మరియు దానిలో పొటాషియం అయాన్లను ప్రవేశపెట్టడం, శక్తి వ్యయంతో పని చేస్తుంది. వారు MP యొక్క సృష్టిలో ప్రత్యక్షంగా పాల్గొంటారు, ఎందుకంటే ప్రతి యూనిట్ సమయానికి పొటాషియం కంటే ఎక్కువ సోడియం అయాన్లు సెల్ నుండి తొలగించబడతాయి (3:2 నిష్పత్తిలో), ఇది సెల్ నుండి సానుకూల అయాన్ల స్థిర ప్రవాహాన్ని నిర్ధారిస్తుంది. సోడియం విసర్జన జీవక్రియ శక్తి లభ్యతపై ఆధారపడి ఉంటుంది అనే వాస్తవం జీవక్రియ ప్రక్రియలను నిరోధించే డైనిట్రోఫెనాల్ ప్రభావంతో సోడియం ఉత్పత్తి సుమారు 100 రెట్లు తగ్గుతుంది. అందువలన, మెమ్బ్రేన్ సంభావ్యత యొక్క ఆవిర్భావం మరియు నిర్వహణ కణ త్వచం యొక్క ఎంపిక పారగమ్యత మరియు సోడియం-పొటాషియం పంప్ యొక్క ఆపరేషన్ కారణంగా ఉంటుంది.

కణ త్వచం యొక్క బయటి ఉపరితలం మరియు లోపలి వైపు మధ్య ఏర్పడే విద్యుత్ పొటెన్షియల్ (రిజర్వ్) అనేది విశ్రాంతి పొర సంభావ్యత.బాహ్య ఉపరితలానికి సంబంధించి పొర యొక్క లోపలి భాగం ఎల్లప్పుడూ ప్రతికూల చార్జ్‌ను కలిగి ఉంటుంది. ప్రతి రకం కణాలకు, విశ్రాంతి సంభావ్యత దాదాపు స్థిరంగా ఉంటుంది. కాబట్టి, అస్థిపంజర కండరాల ఫైబర్స్లో వెచ్చని-బ్లడెడ్ జంతువులలో ఇది 90 mV, మయోకార్డియల్ కణాలకు - 80, నరాల కణాలకు - 60-70. మెంబ్రేన్ సంభావ్యత అన్ని జీవ కణాలలో ఉంటుంది.

ఆధునిక సిద్ధాంతానికి అనుగుణంగా, అయాన్ల చురుకైన మరియు నిష్క్రియాత్మక కదలిక ఫలితంగా ప్రశ్నలో విద్యుత్ నిల్వ ఏర్పడుతుంది.

ఎటువంటి శక్తి వ్యయం అవసరం లేకుండా నిష్క్రియ కదలిక జరుగుతుంది. విశ్రాంతి సమయంలో అది పొటాషియం అయాన్లకు మరింత పారగమ్యంగా ఉంటుంది. నరాల మరియు కండరాల కణాల సైటోప్లాజంలో ఇంటర్ సెల్యులార్ ద్రవం కంటే వాటిలో ముప్పై నుండి యాభై రెట్లు ఎక్కువ (పొటాషియం అయాన్లు) ఉన్నాయి. సైటోప్లాజంలో, అయాన్లు స్వేచ్ఛా రూపంలో ఉంటాయి మరియు ఏకాగ్రత ప్రవణతకు అనుగుణంగా, పొర ద్వారా బాహ్య కణ ద్రవంలోకి వ్యాప్తి చెందుతాయి. ఇంటర్ సెల్యులార్ ద్రవంలో అవి పొర యొక్క బయటి ఉపరితలంపై కణాంతర అయాన్ల ద్వారా నిలుపబడతాయి.

కణాంతర ప్రదేశంలో ప్రధానంగా పైరువిక్, ఎసిటిక్, అస్పార్టిక్ మరియు ఇతర సేంద్రీయ ఆమ్లాల అయాన్లు ఉంటాయి. అకర్బన ఆమ్లాలు సాపేక్షంగా తక్కువ పరిమాణంలో ఉంటాయి. అయాన్లు పొర ద్వారా చొచ్చుకుపోలేవు. వారు బోనులో ఉంటారు. అయాన్లు పొర లోపలి భాగంలో ఉంటాయి.

అయాన్లు ప్రతికూల చార్జ్ కలిగి ఉండటం మరియు కాటయాన్‌లు ధనాత్మక చార్జ్ కలిగి ఉండటం వలన, పొర యొక్క బయటి ఉపరితలం సానుకూల చార్జ్‌ను కలిగి ఉంటుంది మరియు లోపలి భాగంలో ప్రతికూల చార్జ్ ఉంటుంది.

కణంలో కంటే బాహ్య కణ ద్రవంలో ఎనిమిది నుండి పది రెట్లు ఎక్కువ సోడియం అయాన్లు ఉన్నాయి. వారి పారగమ్యత చాలా తక్కువ. అయినప్పటికీ, సోడియం అయాన్ల వ్యాప్తి కారణంగా, మెమ్బ్రేన్ సంభావ్యత కొంత వరకు తగ్గుతుంది. అదే సమయంలో, సెల్‌లోకి క్లోరిన్ అయాన్ల వ్యాప్తి కూడా జరుగుతుంది. ఈ అయాన్ల కంటెంట్ ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులర్ ద్రవాలలో పదిహేను నుండి ముప్పై రెట్లు ఎక్కువ. వారి వ్యాప్తి కారణంగా, మెమ్బ్రేన్ సంభావ్యత కొద్దిగా పెరుగుతుంది. అదనంగా, పొరలో ఒక ప్రత్యేక పరమాణు యంత్రాంగం ఉంది. ఇది పొటాషియం మరియు సోడియం అయాన్ల యొక్క క్రియాశీల ప్రమోషన్‌ను అధిక సాంద్రతలకు నిర్ధారిస్తుంది. ఈ విధంగా, అయానిక్ అసమానత నిర్వహించబడుతుంది.

ఎంజైమ్ అడెనోసిన్ ట్రైఫాస్ఫేటేస్ ప్రభావంతో, ATP విచ్ఛిన్నమవుతుంది. ATP సంశ్లేషణ మరియు గ్లైకోలిసిస్ ప్రక్రియలను ఆపివేసే వాటితో సహా సైనైడ్, మోనోయోడోఅసెటేట్, డైనిట్రోఫెనాల్ మరియు ఇతర పదార్ధాలతో విషం, సైటోప్లాజంలో దాని (ATP) క్షీణతను రేకెత్తిస్తుంది మరియు “పంప్” పనితీరును ఆపివేస్తుంది.

పొర క్లోరైడ్ అయాన్లకు (ముఖ్యంగా కండరాల ఫైబర్‌లలో) కూడా పారగమ్యంగా ఉంటుంది. అధిక పారగమ్యత కలిగిన కణాలలో, పొటాషియం మరియు క్లోరిన్ అయాన్లు సమానంగా మెమ్బ్రేన్ క్వైసెన్స్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. అదే సమయంలో, ఇతర కణాలలో ఈ ప్రక్రియకు తరువాతి యొక్క సహకారం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది.

"పొర సంభావ్యత"

చేత్వెరికోవా ఆర్

1వ సంవత్సరం విద్యార్థి

జీవశాస్త్రం మరియు నేలల ఫ్యాకల్టీ

పరిచయం

ఒక చిన్న చరిత్ర

బోనులో విద్యుత్

మెంబ్రేన్ సంభావ్యత

చర్య సామర్థ్యం

చికాకు యొక్క థ్రెషోల్డ్

చర్య సంభావ్యత యొక్క లక్షణ లక్షణాలు

ముగింపు

పరిచయం

ఆధునిక విజ్ఞాన శాస్త్రం వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతోంది మరియు మనం పురోగతి మార్గంలో ఎంత ఎక్కువ పయనిస్తాము, ఏదైనా శాస్త్రీయ సమస్యలను పరిష్కరించడానికి, సైన్స్ యొక్క అనేక శాఖల ప్రయత్నాలు మరియు విజయాలను ఒకేసారి కలపడం అవసరమని మేము విశ్వసిస్తున్నాము.

ఇంతకుముందు, జీవసంబంధమైన భావన ఆధిపత్యం చెలాయించింది, దీని ప్రకారం భౌతిక మరియు రసాయన శాస్త్రం ఆధారంగా జీవసంబంధమైన దృగ్విషయాలు ప్రాథమికంగా అపారమయినవి, ఎందుకంటే భౌతిక వివరణకు లోబడి లేని నిర్దిష్ట "ప్రాముఖ్యమైన శక్తి" లేదా అంతర్లీనత ఉంది. 20వ శతాబ్దంలో, గొప్ప భౌతిక శాస్త్రవేత్త బోర్ పరిపూరకరమైన భావన ఆధారంగా జీవశాస్త్రం మరియు భౌతిక శాస్త్రాల మధ్య సంబంధం యొక్క సమస్యను పరిగణించాడు, దీనిలో ఒక ప్రత్యేక సందర్భం క్వాంటం మెకానిక్స్ యొక్క అనిశ్చితి సూత్రం.

భౌతిక శాస్త్రం మరియు రసాయన శాస్త్రం యొక్క భావనల ఆధారంగా తప్ప జీవ పరిశోధన యొక్క ఏ ఒక్క ఫలితం కూడా నిస్సందేహంగా వివరించబడదని బోర్ నమ్మాడు. పరమాణు జీవశాస్త్రం యొక్క అభివృద్ధి జీవితం యొక్క ప్రాథమిక దృగ్విషయాల యొక్క పరమాణు వివరణకు దారితీసింది - వారసత్వం మరియు వైవిధ్యం వంటివి. ఇటీవలి దశాబ్దాలలో, సినర్జెటిక్స్ ఆలోచనల ఆధారంగా సమగ్ర జీవ వ్యవస్థల భౌతిక సిద్ధాంతం కూడా విజయవంతంగా అభివృద్ధి చెందుతోంది. ఎర్విన్ ష్రోడింగర్ ఒక ఆశావాదానికి వచ్చారు, అయితే పూర్తిగా భరోసా ఇవ్వనప్పటికీ, ముగింపు: "ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రం మరియు రసాయన శాస్త్రం ఒక జీవిలో సంభవించే ప్రక్రియలను వివరించలేనప్పటికీ, వాటి శాస్త్రీయ వివరణ యొక్క సంభావ్యతను అనుమానించడానికి ఎటువంటి కారణం లేదు." నేడు ఆధునిక భౌతికశాస్త్రం జీవసంబంధమైన దృగ్విషయాల పరిశీలనకు దాని వర్తించే పరిమితులను చేరుకోలేదని నొక్కిచెప్పడానికి ప్రతి కారణం ఉంది. మున్ముందు ఇలాంటి హద్దులు బయటపడతాయా అని అనుకోవడం కష్టం.

దీనికి విరుద్ధంగా, ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రంలో భాగంగా బయోఫిజిక్స్ అభివృద్ధి దాని అపరిమిత అవకాశాలకు సాక్ష్యమిస్తుంది.

ఈ ఉదాహరణను ఉపయోగించి, భౌతిక శాస్త్రంలో పురోగతి అటువంటి సంక్లిష్ట దృగ్విషయాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి శాస్త్రవేత్తలకు ఎలా సహాయపడిందో మనం స్పష్టంగా చూడవచ్చు.

ఒక చిన్న చరిత్ర

మానవుడు పురాతన కాలంలో జీవులలో విద్యుత్తును కనుగొన్నాడు. లేదా బదులుగా, నేను దాని ఉనికిని అనుమానించకుండానే భావించాను. ఈ కాన్సెప్ట్ అప్పట్లో లేదు. ఉదాహరణకు, పురాతన గ్రీకులు నీటిలో చేపలను కలవడానికి జాగ్రత్తగా ఉన్నారు, ఇది గొప్ప శాస్త్రవేత్త అరిస్టాటిల్ వ్రాసినట్లుగా, "జంతువులను గడ్డకట్టేలా చేస్తుంది." ప్రజలను భయపెట్టిన చేప ఎలక్ట్రిక్ స్టింగ్రే మరియు దీనిని "టార్పెడో" అని పిలుస్తారు. మరియు కేవలం రెండు వందల సంవత్సరాల క్రితం శాస్త్రవేత్తలు చివరకు ఈ దృగ్విషయం యొక్క స్వభావాన్ని అర్థం చేసుకున్నారు.

నరాల వెంట ప్రవహించే సంకేతాల స్వభావాన్ని అర్థం చేసుకోవాలని శాస్త్రవేత్తలు చాలా కాలంగా కోరుకుంటున్నారు. 18 వ శతాబ్దం మధ్యలో ఉద్భవించిన అనేక సిద్ధాంతాలలో, విద్యుత్ పట్ల సాధారణ మోహం ప్రభావంతో, "విద్యుత్ ద్రవం" నరాల ద్వారా ప్రసారం చేయబడుతుందని ఒక సిద్ధాంతం కనిపించింది.

అనే ఆలోచన గాలిలో కలిసిపోయింది. లుయిగి గాల్వానీ, మెరుపు ఉత్సర్గలను అధ్యయనం చేస్తున్నప్పుడు, కప్ప నాడీ కండరాల తయారీని ఉపయోగించారు. బాల్కనీ రెయిలింగ్‌పై ఉన్న ఒక రాగి హుక్‌పై వేలాడదీయగా, కప్ప కాళ్లు ఇనుప రెయిలింగ్‌ను తాకినప్పుడు, కండరాల సంకోచం సంభవించినట్లు గాల్వానీ గమనించాడు. దీని ఆధారంగా, ఒక జీవ వస్తువులో విద్యుత్ సిగ్నల్ ఉందని గాల్వాని నిర్ధారించారు. అయినప్పటికీ, గాల్వానీ యొక్క సమకాలీనుడైన అలెశాండ్రో వోల్టా ఒక జీవ వస్తువును తోసిపుచ్చాడు మరియు ఎలక్ట్రోలైట్ (వోల్టాయిక్ కాలమ్) ద్వారా వేరు చేయబడిన లోహాల సమితి యొక్క సంపర్కం ద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఉత్పత్తి చేయవచ్చని చూపించాడు. ఈ విధంగా ఒక రసాయన కరెంట్ మూలం కనుగొనబడింది (అయితే, దాని శాస్త్రీయ ప్రత్యర్థి గౌరవార్థం, ఒక గాల్వానిక్ మూలకం పేరు పెట్టారు).

ఈ చర్చ ఎలక్ట్రోబయాలజీకి నాంది. ఇప్పుడు, అర్ధ శతాబ్దం తరువాత, జర్మన్ ఫిజియాలజిస్ట్ E. డుబోయిస్-రేమండ్ గాల్వాని యొక్క ఆవిష్కరణను ధృవీకరించారు, మెరుగైన విద్యుత్ కొలిచే పరికరాలను ఉపయోగించి నరాలలో విద్యుత్ క్షేత్రాల ఉనికిని ప్రదర్శించారు. సెల్‌లో విద్యుత్ ఎలా కనిపిస్తుంది అనే ప్రశ్నకు అర్ధ శతాబ్దం తర్వాత సమాధానం కనుగొనబడింది.

బోనులో విద్యుత్

1890లో, సెమీ-పారగమ్య కృత్రిమ చిత్రాలపై పనిచేసిన విల్హెల్మ్ ఓస్ట్వాల్డ్, సెమీ-పారగమ్యత అనేది ఆస్మాసిస్‌కు మాత్రమే కాకుండా, విద్యుత్ దృగ్విషయాలకు కూడా కారణమని సూచించాడు. పొర పారగమ్యంగా ఉన్నప్పుడు ఓస్మోసిస్ ఏర్పడుతుంది, అనగా. కొన్ని కణాలను దాటడానికి అనుమతిస్తుంది మరియు మరికొన్నింటిని కాదు. చాలా తరచుగా, పొర యొక్క పారగమ్యత కణ పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అయాన్లు కూడా అటువంటి కణాలు కావచ్చు. అప్పుడు పొర ఒక సంకేతం యొక్క అయాన్లను మాత్రమే పాస్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది, ఉదాహరణకు, పాజిటివ్. వాస్తవానికి, మీరు ఎలక్ట్రోలైట్ సాంద్రతలు C1 మరియు C2తో రెండు పరిష్కారాల సరిహద్దు వద్ద ఉత్పన్నమయ్యే వ్యాప్తి సంభావ్య Vd కోసం Nernst సూత్రాన్ని చూస్తే:

ఇక్కడ u అనేది వేగవంతమైన అయాన్ యొక్క వేగం, v అనేది నెమ్మదిగా ఉండే అయాన్ యొక్క వేగం, R అనేది సార్వత్రిక వాయువు స్థిరాంకం, F అనేది ఫెరడే సంఖ్య, T అనేది ఉష్ణోగ్రత, మరియు పొర అయాన్లకు పారగమ్యంగా లేదని ఊహిస్తే, అనగా , v = 0, అప్పుడు Vd కోసం పెద్ద విలువలు కనిపించాలని మనం చూడవచ్చు

(2)

రెండు పరిష్కారాలను వేరుచేసే పొర అంతటా సంభావ్యత

ఆ విధంగా, ఓస్ట్వాల్డ్ నెర్న్స్ట్ యొక్క సూత్రాన్ని మరియు సెమీ-పారగమ్య పొరల పరిజ్ఞానాన్ని మిళితం చేశాడు. అటువంటి పొర యొక్క లక్షణాలు కండరాలు మరియు నరాల యొక్క సామర్థ్యాలను మరియు చేపల విద్యుత్ అవయవాల చర్యను వివరించాయని ఆయన సూచించారు.

మెంబ్రేన్ పొటెన్షియల్ (విశ్రాంతి సంభావ్యత)

మెమ్బ్రేన్ పొటెన్షియల్ అనేది పొర యొక్క లోపలి (సైటోప్లాస్మిక్) మరియు బయటి ఉపరితలాల మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసాన్ని సూచిస్తుంది.

ఎలక్ట్రోఫిజియోలాజికల్ అధ్యయనాలను ఉపయోగించి, శారీరక విశ్రాంతి స్థితిలో, పొర యొక్క బయటి ఉపరితలంపై సానుకూల చార్జ్ మరియు లోపలి ఉపరితలంపై ప్రతికూల చార్జ్ ఉందని నిరూపించబడింది.

జూలియస్ బెర్న్‌స్టెయిన్ ఒక సిద్ధాంతాన్ని సృష్టించాడు, దీని ప్రకారం ఛార్జీలలో వ్యత్యాసం సెల్ లోపల మరియు వెలుపల సోడియం, పొటాషియం మరియు క్లోరిన్ అయాన్ల యొక్క వివిధ సాంద్రతల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. సెల్ లోపల, పొటాషియం అయాన్ల సాంద్రత 30-50 రెట్లు ఎక్కువగా ఉంటుంది, సోడియం అయాన్ల సాంద్రత 8-10 రెట్లు తక్కువగా ఉంటుంది మరియు క్లోరిన్ అయాన్లు 50 రెట్లు తక్కువగా ఉంటాయి. భౌతిక శాస్త్ర నియమాల ప్రకారం, జీవన వ్యవస్థను నియంత్రించకపోతే, ఈ అయాన్ల సాంద్రత పొర యొక్క రెండు వైపులా సమానంగా ఉంటుంది మరియు పొర సంభావ్యత అదృశ్యమవుతుంది. కానీ ఇది జరగదు, ఎందుకంటే ... కణ త్వచం ఒక క్రియాశీల రవాణా వ్యవస్థ. పొర ఒకటి లేదా మరొక అయాన్ కోసం ప్రత్యేక ఛానెల్‌లను కలిగి ఉంటుంది, ప్రతి ఛానెల్ నిర్దిష్టంగా ఉంటుంది మరియు సెల్ లోపల మరియు వెలుపల అయాన్ల రవాణా ఎక్కువగా చురుకుగా ఉంటుంది. సాపేక్ష శారీరక విశ్రాంతి స్థితిలో, సోడియం ఛానెల్‌లు మూసివేయబడతాయి, పొటాషియం మరియు క్లోరైడ్ ఛానెల్‌లు తెరవబడి ఉంటాయి. ఇది కణం నుండి పొటాషియం మరియు క్లోరిన్ కణంలోకి ప్రవేశించేలా చేస్తుంది, ఫలితంగా సెల్ యొక్క ఉపరితలంపై సానుకూల చార్జ్‌ల సంఖ్య పెరుగుతుంది మరియు సెల్ లోపల చార్జ్‌ల సంఖ్య తగ్గుతుంది. అందువలన, సెల్ యొక్క ఉపరితలంపై సానుకూల చార్జ్ ఉంటుంది మరియు లోపల ప్రతికూల చార్జ్ ఉంటుంది. ఈ ఎలక్ట్రానిక్ ఛార్జీల పంపిణీ మెమ్బ్రేన్ సంభావ్యత నిర్వహించబడుతుందని నిర్ధారిస్తుంది.

మాలిక్యులర్ బయాలజీ మెమ్బ్రేన్ పొటెన్షియల్

చర్య సామర్థ్యం

ఇది పొర యొక్క అంతర్గత ఉపరితలంపై సానుకూల చార్జీలు మరియు బయటి ఉపరితలంపై ప్రతికూల ఛార్జీల సంచితానికి దారితీస్తుంది. ఈ ఛార్జీల పునఃపంపిణీని డిపోలరైజేషన్ అంటారు.

ఈ స్థితిలో, కణ త్వచం ఎక్కువ కాలం ఉండదు (0.1-5 మీ.సె.). ఒక కణం మళ్లీ ఉత్తేజితమయ్యే సామర్థ్యాన్ని పొందాలంటే, దాని పొర పునఃధ్రువణం చేయాలి, అనగా. విశ్రాంతి సామర్థ్యానికి తిరిగి వెళ్ళు. కణాన్ని మెమ్బ్రేన్ పొటెన్షియల్‌కు తిరిగి ఇవ్వడానికి, ఏకాగ్రత ప్రవణతకు వ్యతిరేకంగా సోడియం మరియు పొటాషియం కాటయాన్‌లను "పంప్ అవుట్" చేయడం అవసరం. ఈ పని సోడియం-పొటాషియం పంప్ ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది, ఇది సోడియం మరియు పొటాషియం కాటయాన్స్ యొక్క గాఢత యొక్క ప్రారంభ స్థితిని పునరుద్ధరిస్తుంది, అనగా. పొర సంభావ్యత పునరుద్ధరించబడుతుంది.

చికాకు యొక్క థ్రెషోల్డ్

డిపోలరైజేషన్ మరియు తదుపరి ఉత్తేజం సంభవించడానికి, ఉద్దీపన ఒక నిర్దిష్ట పరిమాణాన్ని కలిగి ఉండాలి. ఉత్తేజాన్ని కలిగించే ప్రస్తుత ఉద్దీపన యొక్క కనీస బలాన్ని చికాకు యొక్క థ్రెషోల్డ్ అంటారు. థ్రెషోల్డ్ పైన ఉన్న విలువను సూపర్ థ్రెషోల్డ్ అంటారు మరియు థ్రెషోల్డ్ క్రింద ఉన్న విలువను సబ్‌థ్రెషోల్డ్ అంటారు. ఉత్తేజకరమైన నిర్మాణాలు "అన్ని లేదా ఏమీ" చట్టానికి లోబడి ఉంటాయి, అంటే థ్రెషోల్డ్‌కు సమానమైన శక్తితో చికాకును ప్రయోగించినప్పుడు, గరిష్ట ఉత్తేజితం ఏర్పడుతుంది. సబ్‌థ్రెషోల్డ్ బలం క్రింద ఉన్న చికాకు చికాకు కలిగించదు.

దాని చర్య సమయం నుండి ప్రస్తుత ఉద్దీపన యొక్క బలాన్ని వర్గీకరించడానికి, ఉత్తేజాన్ని కలిగించడానికి థ్రెషోల్డ్ లేదా సూపర్‌థ్రెషోల్డ్ ఉద్దీపన ఎంతకాలం పని చేయాలో ప్రతిబింబించే వక్రరేఖ గీస్తారు. థ్రెషోల్డ్ బలం యొక్క ఉద్దీపన చర్య ఈ ఉద్దీపన నిర్దిష్ట సమయం వరకు కొనసాగితే మాత్రమే ఉత్తేజాన్ని కలిగిస్తుంది. చికాకు కలిగించడానికి ఉత్తేజిత నిర్మాణాలపై చర్య తీసుకోవాల్సిన కనీస కరెంట్ లేదా ఉత్తేజాన్ని రియోబేస్ అంటారు. ఉత్తేజాన్ని కలిగించడానికి ఒక ఉద్దీపన ఒక రెయోబేస్ శక్తితో పని చేయాల్సిన కనీస సమయాన్ని కనీస ఉపయోగకరమైన సమయం అంటారు.

చికాకు థ్రెషోల్డ్ యొక్క పరిమాణం ప్రస్తుత ఉద్దీపన యొక్క వ్యవధిపై మాత్రమే కాకుండా, పెరుగుదల యొక్క ఏటవాలుపై కూడా ఆధారపడి ఉంటుంది. ఉద్దీపన పెరుగుదల రేటు ఒక నిర్దిష్ట విలువ కంటే తగ్గినప్పుడు, ఉద్దీపనను మనం ఎంత బలంగా పెంచుకున్నా, ఉత్తేజం జరగదు. ఉద్దీపన యొక్క దరఖాస్తు సైట్లో థ్రెషోల్డ్ నిరంతరం పెరుగుతుంది మరియు ఉద్దీపన ఏ విలువకు తీసుకురాబడినా, ఉత్తేజితం జరగదు కాబట్టి ఇది జరుగుతుంది. ఈ దృగ్విషయం, ఉద్దీపన యొక్క నెమ్మదిగా పెరుగుతున్న బలానికి ఉత్తేజకరమైన నిర్మాణం యొక్క అనుసరణను వసతి అని పిలుస్తారు.

విభిన్న ఉత్తేజిత నిర్మాణాలు వేర్వేరు వసతి రేట్లు కలిగి ఉంటాయి, కాబట్టి వసతి రేటు ఎక్కువ, ఉద్దీపనలో కోణీయ పెరుగుదల.

అదే చట్టం ఎలక్ట్రికల్ స్టిమ్యులేటర్లకు మాత్రమే కాకుండా, ఇతరులకు (రసాయన, యాంత్రిక ఉద్దీపనలు/ఉద్దీపనలు) కూడా పనిచేస్తుంది.

చర్య సంభావ్యత యొక్క లక్షణ లక్షణాలు

చికాకు యొక్క ధ్రువ చట్టం.

ఈ చట్టాన్ని మొదట పి.ఎఫ్. ఒక వాతావరణ వేన్. ప్రేరేపిత కణజాలంపై ప్రత్యక్ష ప్రవాహం ధ్రువ ప్రభావాన్ని కలిగి ఉందని అతను స్థాపించాడు. సర్క్యూట్ మూసివేసే సమయంలో, ఉత్తేజితం కాథోడ్ కింద మాత్రమే జరుగుతుంది, మరియు ప్రారంభ సమయంలో - యానోడ్ కింద ఇది వ్యక్తమవుతుంది. అంతేకాకుండా, యానోడ్ కింద, సర్క్యూట్ తెరిచినప్పుడు, కాథోడ్ కింద మూసివేయబడినప్పుడు కంటే ఉత్తేజితం చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. సానుకూలంగా చార్జ్ చేయబడిన ఎలక్ట్రోడ్ (యానోడ్) పొర యొక్క హైపర్‌పోలరైజేషన్‌కు కారణమవుతుందనే వాస్తవం దీనికి కారణం, ఉపరితలాలు కాథోడ్‌ను తాకినప్పుడు (ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడినవి), ఇది డిపోలరైజేషన్‌కు కారణమవుతుంది.

"అన్నీ లేదా ఏమీ" చట్టం

ఈ చట్టం ప్రకారం, సబ్‌థ్రెషోల్డ్ బలం యొక్క ఉద్దీపన ఉత్తేజాన్ని కలిగించదు (ఏమీ లేదు); థ్రెషోల్డ్ స్టిమ్యులేషన్ వద్ద, ఉత్తేజితం గరిష్ట విలువను తీసుకుంటుంది (ప్రతిదీ). ఉద్దీపన యొక్క బలం మరింత పెరగడం ఉద్రేకాన్ని పెంచదు.

చాలా కాలంగా ఈ చట్టం ఉత్తేజిత కణజాలం యొక్క సాధారణ సూత్రం అని నమ్ముతారు. అదే సమయంలో, "ఏమీ లేదు" అనేది ఉత్సాహం యొక్క పూర్తి లేకపోవడం, మరియు "ప్రతిదీ" అనేది ఉత్తేజకరమైన నిర్మాణం యొక్క పూర్తి అభివ్యక్తి అని నమ్ముతారు, అనగా. ఉత్తేజపరిచే అతని సామర్థ్యం.

అయినప్పటికీ, మైక్రోఎలక్ట్రానిక్ అధ్యయనాల సహాయంతో, ఉత్తేజిత నిర్మాణంలో సబ్‌థ్రెషోల్డ్ ఉద్దీపన చర్యలో కూడా, పొర యొక్క బయటి మరియు లోపలి ఉపరితలాల మధ్య అయాన్ల పునఃపంపిణీ జరుగుతుందని నిరూపించబడింది. ఫార్మాకోలాజికల్ డ్రగ్ సహాయంతో, సోడియం అయాన్లకు పొర యొక్క పారగమ్యత పెరిగితే లేదా పొటాషియం అయాన్ల పారగమ్యత తగ్గినట్లయితే, అప్పుడు చర్య పొటెన్షియల్స్ యొక్క వ్యాప్తి పెరుగుతుంది. అందువల్ల, ఈ చట్టం ఒక నియమం వలె, ఉత్తేజకరమైన నిర్మాణం యొక్క లక్షణాలను మాత్రమే పరిగణించాలని మేము నిర్ధారించగలము.

ఉద్దీపనను నిర్వహించడం. ఉత్తేజితత.

డీమిలీనేటెడ్ మరియు మైలినేటెడ్ ఫైబర్‌లలో, ఉత్తేజితం భిన్నంగా ప్రసారం చేయబడుతుంది, ఇది ఈ ఫైబర్స్ యొక్క శరీర నిర్మాణ సంబంధమైన లక్షణాల కారణంగా ఉంటుంది. Myelinated నరాల ఫైబర్స్ Ranvier నోడ్లను కలిగి ఉంటాయి. అటువంటి ఫైబర్స్ ద్వారా సిగ్నల్ ట్రాన్స్మిషన్ రన్వియర్ నోడ్లను ఉపయోగించి నిర్వహించబడుతుంది. సిగ్నల్ మైలినేటెడ్ ప్రాంతాల గుండా వెళుతుంది మరియు అందువల్ల, వాటి ద్వారా ఉత్తేజిత ప్రసరణ నాన్-మైలినేటెడ్ ప్రాంతాల కంటే వేగంగా జరుగుతుంది; మునుపటి అంతరాయంలో ప్రేరణ యొక్క థ్రెషోల్డ్ పెరుగుతుంది కాబట్టి, ప్రేరణను తిరిగి ఇవ్వడం అసాధ్యం.

ఉత్తేజితత అనేది ఒక కణజాలం చిరాకు లేదా ఉత్తేజితం అయ్యే సామర్థ్యం మరియు అందువల్ల, ఒక చర్య సామర్థ్యాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. చికాకు యొక్క అధిక స్థాయి, ఉద్రేకం ఎక్కువ, మరియు దీనికి విరుద్ధంగా.

చికాకు థ్రెషోల్డ్ యొక్క విలువ ఉద్దీపన యొక్క వ్యవధి (t) మరియు దాని బలం పెరుగుదల యొక్క ఏటవాలుపై విలోమంగా ఆధారపడి ఉంటుంది.

అందువల్ల, భౌతిక శాస్త్రం సహాయం లేకుండా జీవులలో విద్యుత్తు యొక్క రహస్యాన్ని కనుగొనడం సాధ్యం కాదని, నరాల ప్రేరణల ప్రసారం మరియు పొర సంభావ్యత వంటివి ఆధునిక జీవశాస్త్రంలో కొన్ని ముఖ్యమైన అంశాలు.

మెంబ్రేన్ పొటెన్షియల్ (MP) అనేది విశ్రాంతి పరిస్థితులలో ఉత్తేజిత కణం యొక్క పొర యొక్క బాహ్య మరియు లోపలి ఉపరితలాల మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసం. సగటున, ఉత్తేజిత కణజాలాల కణాలలో MP 50-80 mVకి చేరుకుంటుంది, సెల్ లోపల మైనస్ గుర్తు ఉంటుంది. మెమ్బ్రేన్ సంభావ్యత యొక్క స్వభావం యొక్క అధ్యయనం అన్ని ఉత్తేజిత కణాలలో (న్యూరాన్లు, కండరాల ఫైబర్స్, మయోకార్డియోసైట్లు, మృదు కండర కణాలు) దాని ఉనికిని ప్రధానంగా K+ అయాన్ల కారణంగా చూపించింది. తెలిసినట్లుగా, ఉత్తేజిత కణాలలో, Na-K పంప్ యొక్క ఆపరేషన్ కారణంగా, విశ్రాంతి పరిస్థితులలో సైటోప్లాజంలో K+ అయాన్ల సాంద్రత 150 mM స్థాయిలో నిర్వహించబడుతుంది, అయితే బాహ్య కణ వాతావరణంలో ఈ అయాన్ యొక్క సాంద్రత సాధారణంగా ఉంటుంది. 4-5 mM మించదు. దీనర్థం K+ అయాన్ల కణాంతర గాఢత బాహ్యకణాల కంటే 30-37 రెట్లు ఎక్కువ. అందువల్ల, ఏకాగ్రత ప్రవణతతో పాటు, K+ అయాన్లు కణాన్ని బాహ్య కణ వాతావరణంలోకి వదిలివేస్తాయి. విశ్రాంతి పరిస్థితులలో, సెల్ నుండి K+ అయాన్ల ప్రవాహం ఉంటుంది, అయితే పొటాషియం చానెల్స్ ద్వారా వ్యాప్తి చెందుతుంది, వీటిలో ఎక్కువ భాగం తెరవబడి ఉంటాయి. ఉత్తేజిత కణాల పొర కణాంతర అయాన్లకు (గ్లూటామేట్, అస్పార్టేట్, సేంద్రీయ ఫాస్ఫేట్లు) ప్రవేశించలేని వాస్తవం ఫలితంగా, K + అయాన్ల విడుదల కారణంగా కణ త్వచం యొక్క అంతర్గత ఉపరితలంపై ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన కణాలు అధికంగా ఏర్పడతాయి, మరియు బయటి ఉపరితలంపై ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన కణాలు అధికంగా ఏర్పడతాయి. సంభావ్య వ్యత్యాసం ఏర్పడుతుంది, అనగా, పొర సంభావ్యత, ఇది సెల్ నుండి K+ అయాన్ల అధిక విడుదలను నిరోధిస్తుంది. ఒక నిర్దిష్ట MF విలువ వద్ద, ఏకాగ్రత ప్రవణతతో పాటు K+ అయాన్ల అవుట్‌పుట్ మరియు ఫలితంగా వచ్చే విద్యుత్ ప్రవణతతో పాటు ఈ అయాన్ల ఇన్‌పుట్ (రిటర్న్) మధ్య సమతౌల్యం ఏర్పడుతుంది. ఈ సమతౌల్యాన్ని సాధించే పొర సంభావ్యతను సమతౌల్య సంభావ్యత అంటారు. K+ అయాన్‌లతో పాటు, Na+ మరియు Cl అయాన్‌లు మెమ్బ్రేన్ పొటెన్షియల్ సృష్టికి కొంత సహకారం అందిస్తాయి. ప్రత్యేకించి, బాహ్య కణ వాతావరణంలో Na+ అయాన్ల సాంద్రత సెల్ లోపల (140 mM వర్సెస్ 14 mM) కంటే 10 రెట్లు ఎక్కువ అని తెలుసు. అందువల్ల, Na+ అయాన్లు, విశ్రాంతి పరిస్థితుల్లో, సెల్‌లోకి ప్రవేశిస్తాయి. అయితే, సోడియం చానెల్స్‌లోని ప్రధాన భాగం విశ్రాంతి పరిస్థితుల్లో మూసివేయబడుతుంది (Na+ అయాన్‌ల సాపేక్ష పారగమ్యత, స్క్విడ్ జెయింట్ ఆక్సాన్‌పై పొందిన ప్రయోగాత్మక డేటా ద్వారా నిర్ణయించడం, K+ అయాన్‌ల కంటే 25 రెట్లు తక్కువ). కాబట్టి, Na+ అయాన్ల చిన్న ప్రవాహం మాత్రమే సెల్‌లోకి ప్రవేశిస్తుంది. కానీ సెల్ లోపల ఉన్న అయాన్ల అదనపు కోసం కనీసం పాక్షికంగా భర్తీ చేయడానికి ఇది సరిపోతుంది. కణ బాహ్య వాతావరణంలో Cl-అయాన్‌ల ఏకాగ్రత సెల్ లోపల (125 mM వర్సెస్ 9 mM) కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు అందువల్ల ఈ అయాన్‌లు కూడా క్లోరైడ్ ఛానెల్‌ల ద్వారా కణంలోకి ప్రవేశిస్తాయి.

మెంబ్రేన్ సంభావ్యత

పెద్ద నరాల ఫైబర్స్ యొక్క విశ్రాంతి పొర సంభావ్యత, వాటి ద్వారా ఎటువంటి నరాల సంకేతాలు తీసుకువెళ్లనప్పుడు, సుమారు -90 mV. దీని అర్థం ఫైబర్ వెలుపల ఉన్న బాహ్య కణ ద్రవం యొక్క సంభావ్యత కంటే ఫైబర్ లోపల సంభావ్యత 90 mV ఎక్కువ ప్రతికూలంగా ఉంటుంది. తదుపరి మేము ఈ విశ్రాంతి సంభావ్యత స్థాయిని నిర్ణయించే అన్ని కారకాలను వివరిస్తాము, అయితే మొదట విశ్రాంతి పరిస్థితుల్లో సోడియం మరియు పొటాషియం అయాన్ల కోసం నరాల ఫైబర్ పొర యొక్క రవాణా లక్షణాలను వివరించడం అవసరం. పొర అంతటా సోడియం మరియు పొటాషియం అయాన్ల క్రియాశీల రవాణా. సోడియం-పొటాషియం పంపు. శరీరంలోని అన్ని కణ త్వచాలు శక్తివంతమైన Na+/K+-Hacocని కలిగి ఉన్నాయని గుర్తుంచుకోండి, ఇది నిరంతరం సెల్ నుండి సోడియం అయాన్‌లను బయటకు పంపుతుంది మరియు పొటాషియం అయాన్‌లను పంపుతుంది. ఇది ఎలక్ట్రోజెనిక్ పంపు, ఎందుకంటే ఎక్కువ సానుకూల చార్జీలు లోపలికి పంపబడతాయి (వరుసగా ప్రతి 2 పొటాషియం అయాన్‌లకు 3 సోడియం అయాన్లు). ఫలితంగా, సానుకూల అయాన్ల యొక్క సాధారణ లోపం సెల్ లోపల సృష్టించబడుతుంది, ఇది కణ త్వచం లోపలి భాగంలో ప్రతికూల సంభావ్యతకు దారితీస్తుంది. Na+/K+-Hacoc విశ్రాంతి సమయంలో నరాల ఫైబర్ పొర అంతటా సోడియం మరియు పొటాషియం కోసం పెద్ద గాఢత ప్రవణతను సృష్టిస్తుంది: Na+ (బాహ్య): 142 mEq/L Na+ (లోపల): 14 mEq/L K+ (బాహ్య): 4 mEq/L K + (లోపల): 140 meq/l దీని ప్రకారం, లోపల మరియు వెలుపల ఉన్న రెండు అయాన్ల సాంద్రతల నిష్పత్తి: Na లోపల / Na వెలుపల - 0.1 K లోపల / -K వెలుపల = 35.0

నరాల ఫైబర్ పొర అంతటా పొటాషియం మరియు సోడియం లీకేజ్. పొటాషియం-సోడియం లీక్ ఛానల్ అని పిలువబడే నరాల ఫైబర్ పొరలో ఒక ఛానల్ ప్రోటీన్‌ను దృష్టాంతం చూపిస్తుంది, దీని ద్వారా పొటాషియం మరియు సోడియం అయాన్లు వెళతాయి. పొటాషియం లీకేజ్ చాలా ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే ఛానెల్‌లు సోడియం కంటే పొటాషియం అయాన్‌లకు ఎక్కువ పారగమ్యంగా ఉంటాయి (సాధారణంగా దాదాపు 100 రెట్లు ఎక్కువ పారగమ్యంగా ఉంటాయి). క్రింద చర్చించినట్లుగా, సాధారణ విశ్రాంతి పొర సంభావ్యత స్థాయిని నిర్ణయించడంలో పారగమ్యతలో ఈ వ్యత్యాసం చాలా ముఖ్యమైనది.

అందువలన, MP యొక్క పరిమాణాన్ని నిర్ణయించే ప్రధాన అయాన్లు సెల్ నుండి K+ అయాన్లు. చిన్న పరిమాణంలో సెల్‌లోకి ప్రవేశించే Na+ అయాన్‌లు MP యొక్క పరిమాణాన్ని పాక్షికంగా తగ్గిస్తాయి మరియు Cl- అయాన్‌లు కూడా విశ్రాంతి పరిస్థితుల్లో సెల్‌లోకి ప్రవేశిస్తాయి, Na+ అయాన్ల యొక్క ఈ ప్రభావాన్ని కొంతవరకు భర్తీ చేస్తాయి. మార్గం ద్వారా, వివిధ ఉత్తేజిత కణాలతో చేసిన అనేక ప్రయోగాలలో, విశ్రాంతి పరిస్థితులలో Na+ అయాన్‌లకు కణ త్వచం యొక్క పారగమ్యత ఎక్కువ, MP విలువ తక్కువగా ఉంటుందని నిర్ధారించబడింది. MF స్థిరమైన స్థాయిలో నిర్వహించబడాలంటే, అయాన్ అసమానతను నిర్వహించడం అవసరం. ఈ ప్రయోజనం కోసం, ప్రత్యేకించి, అయాన్ పంపులు ఉపయోగించబడతాయి (Na-K పంప్, మరియు బహుశా, Cl పంప్) ఇవి అయానిక్ అసమానతను పునరుద్ధరిస్తాయి, ముఖ్యంగా ఉత్తేజిత చర్య తర్వాత. ఈ రకమైన అయాన్ రవాణా సక్రియంగా ఉంటుంది, అంటే శక్తి అవసరం కాబట్టి, కణ త్వచం సంభావ్యతను నిర్వహించడానికి ATP యొక్క స్థిరమైన ఉనికి అవసరం.

చర్య సంభావ్యత యొక్క స్వభావం

యాక్షన్ పొటెన్షియల్ (AP) అనేది పొర యొక్క బయటి మరియు లోపలి ఉపరితలాల మధ్య (లేదా కణజాలంలో రెండు పాయింట్ల మధ్య) సంభావ్య వ్యత్యాసంలో స్వల్పకాలిక మార్పు, ఇది ఉత్తేజిత సమయంలో సంభవిస్తుంది. మైక్రోఎలెక్ట్రోడ్ టెక్నాలజీని ఉపయోగించి న్యూరాన్ల యొక్క చర్య సామర్థ్యాన్ని రికార్డ్ చేస్తున్నప్పుడు, ఒక సాధారణ శిఖరం-ఆకారపు సంభావ్యత గమనించబడుతుంది. సరళీకృత రూపంలో, AP సంభవించినప్పుడు, క్రింది దశలను వేరు చేయవచ్చు: డిపోలరైజేషన్ యొక్క ప్రారంభ దశ, ఆపై పొర సంభావ్యత సున్నాకి వేగంగా తగ్గడం మరియు పొరను రీఛార్జ్ చేయడం, ఆపై పొర సంభావ్యత యొక్క అసలు స్థాయిని పునరుద్ధరించడం ( repolarization) ఏర్పడుతుంది. ఈ ప్రక్రియలలో ప్రధాన పాత్ర Na+ అయాన్లచే పోషించబడుతుంది; డిపోలరైజేషన్ ప్రారంభంలో Na+ అయాన్ల కోసం పొర యొక్క పారగమ్యతలో స్వల్ప పెరుగుదల కారణంగా ఉంటుంది. కానీ డిపోలరైజేషన్ యొక్క అధిక స్థాయి, సోడియం చానెల్స్ యొక్క పారగమ్యత ఎక్కువ అవుతుంది, ఎక్కువ సోడియం అయాన్లు సెల్‌లోకి ప్రవేశిస్తాయి మరియు డిపోలరైజేషన్ స్థాయి ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఈ కాలంలో, సంభావ్య వ్యత్యాసం సున్నాకి తగ్గడమే కాకుండా, పొర మార్పుల ధ్రువణత కూడా - PD శిఖరం యొక్క ఎత్తులో, పొర యొక్క అంతర్గత ఉపరితలం బయటికి సంబంధించి సానుకూలంగా ఛార్జ్ చేయబడుతుంది. రీపోలరైజేషన్ ప్రక్రియలు ఓపెన్ ఛానెల్‌ల ద్వారా సెల్ నుండి K+ అయాన్ల విడుదలలో పెరుగుదలతో సంబంధం కలిగి ఉంటాయి. సాధారణంగా, చర్య సంభావ్యత యొక్క తరం అనేది ఒక సంక్లిష్ట ప్రక్రియ అని గమనించాలి, ఇది ప్లాస్మా పొర యొక్క పారగమ్యతలో రెండు లేదా మూడు ప్రధాన అయాన్లకు (Na+, K+ మరియు Ca++) సమన్వయ మార్పుపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఉత్తేజిత కణం యొక్క ఉత్తేజితానికి ప్రధాన షరతు దాని పొర సంభావ్యతలో డిపోలరైజేషన్ (CDL) యొక్క క్లిష్టమైన స్థాయికి తగ్గడం. ఉత్తేజిత కణం యొక్క పొర సంభావ్యతను డిపోలరైజేషన్ యొక్క క్లిష్టమైన స్థాయికి తగ్గించగల ఏదైనా ఉద్దీపన లేదా ఏజెంట్ ఆ కణాన్ని ఉత్తేజపరిచే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. MP CUD స్థాయికి చేరుకున్న వెంటనే, ప్రక్రియ దానంతట అదే కొనసాగుతుంది మరియు అన్ని సోడియం ఛానెల్‌లను తెరవడానికి, అంటే, పూర్తి స్థాయి AP యొక్క తరానికి దారి తీస్తుంది. మెమ్బ్రేన్ సంభావ్యత ఈ స్థాయికి చేరుకోకపోతే, ఉత్తమంగా స్థానిక సంభావ్యత (స్థానిక ప్రతిస్పందన) అని పిలవబడుతుంది.

అనేక ఉత్తేజిత కణజాలాలలో, మెమ్బ్రేన్ పొటెన్షియల్ విలువ కాలక్రమేణా స్థిరంగా ఉండదు - ఇది క్రమానుగతంగా తగ్గుతుంది (అనగా, ఆకస్మిక డిపోలరైజేషన్ జరుగుతుంది) మరియు స్వతంత్రంగా CUDకి చేరుకుంటుంది, ఫలితంగా ఆకస్మిక ఉత్తేజం ఏర్పడుతుంది, ఆ తర్వాత పొర సంభావ్యత దాని అసలు స్థితికి పునరుద్ధరించబడుతుంది. స్థాయి, ఆపై చక్రం పునరావృతమవుతుంది. ఈ ఆస్తిని ఆటోమేషన్ అంటారు. అయినప్పటికీ, చాలా ఉత్తేజకరమైన కణాలను ఉత్తేజపరిచేందుకు, బాహ్య (ఈ కణాలకు సంబంధించి) ఉద్దీపన ఉనికి అవసరం.