Question

Рассчитайте величину мембранных потенциалов покоя и действия для аксона кальмара, если концентрация К+ внутри клетки – 400, а во внеклеточной среде – 10 ммоль/л, концентрация Na внутри – 50, а снаружи – 460 ммоль/л, а ионы хлора содержатся в клетке в концентрации 100, а вне клетки – 560 ммоль/л.

Answer 1

Дано:  
Концентрация K+ внутри клетки (C_K_in) = 400 ммоль/л = 0.4 моль/л  
Концентрация K+ во внеклеточной среде (C_K_out) = 10 ммоль/л = 0.01 моль/л  
Концентрация Na+ внутри клетки (C_Na_in) = 50 ммоль/л = 0.05 моль/л  
Концентрация Na+ снаружи клетки (C_Na_out) = 460 ммоль/л = 0.46 моль/л  
Концентрация Cl- внутри клетки (C_Cl_in) = 100 ммоль/л = 0.1 моль/л  
Концентрация Cl- снаружи клетки (C_Cl_out) = 560 ммоль/л = 0.56 моль/л  

Найти:  
Величину мембранных потенциалов покоя и действия для аксона кальмара  

Решение:  
Используем уравнение Нернста для каждого иона, чтобы найти равновесный мембранный потенциал:  
V_K = RT/zF * ln(C_K_out/C_K_in)  
V_Na = RT/zF * ln(C_Na_out/C_Na_in)  
V_Cl = RT/zF * ln(C_Cl_out/C_Cl_in)  

Для K+ z = 1, для Na+ z = 1, для Cl- z = -1. Примем T = 298 К. Постоянная газа R = 8.314 Дж/(моль·К), постоянная Фарадея F = 96485 Кл/моль.  

Вычислим V_K:  
V_K = 8.314 * 298 / (1 * 96485) * ln(0.01/0.4) ≈ -0.095 В  

Вычислим V_Na:  
V_Na = 8.314 * 298 / (1 * 96485) * ln(0.46/0.05) ≈ 0.060 В  

Вычислим V_Cl:  
V_Cl = 8.314 * 298 / (-1 * 96485) * ln(0.56/0.1) ≈ -0.070 В  

Ответ:  
Мембранный потенциал покоя атксона кальмара примерно равен -95 мВ, а потенциал действия около +60 мВ.