Как получается, что ионная диффузия не зависит от других ионов?

Этот вопрос возникает при объяснении того, что такое потенциал покоя клеточной мембраны. В формуле Гольдмана нет взаимодействия между разными типами ионов.

Если диффузия вызвана случайным движением ионов и столкновениями, то как получается, что ионы К+ не кажутся затронутыми очень высокой концентрацией ионов Na+ вне мембраны? Разве не должен быть эффект от того, что снаружи концентрация ионов в целом выше, чем внутри? Почему они все независимы?

Ответы (2)

Самое главное, что вся модель Голдмана-Ходжкина-Каца — это модель. Это способ, которым мы хотели бы найти и объяснить явления, используя ручку и бумагу.

Часто ученые строят модели, чтобы объяснить имеющиеся данные, но даже тогда им придется что-то добавить из своего воображения. Например, ранние астрономы видели, что планеты движутся не так, как звезды, и пришли к выводу, что, знаете ли, планеты вращаются не вокруг Земли, а, возможно, вокруг некоторых точек в пространстве, которые, в свою очередь, вращаются вокруг Земли. Это не сработало, поэтому они создали гелиоцентрическую модель, в которой планеты и Земля вращаются вокруг Солнца. Это еще можно было усовершенствовать, и Ньютон предположил, что планеты движутся не по окружностям, а по эллипсам. Каждое поколение астрономов располагало почти одними и теми же данными, но предпочитало делать некоторые предположения в своих моделях.

То же самое и с отсутствием взаимодействия между ионами калия и натрия: это теоретическое предположение. Что касается моделей, то модель GHK довольно хороша, потому что она лучше, чем любая другая модель, соответствует экспериментальным данным. Его предположения имеют большие шансы быть верными, отражать физический мир. Я думаю, вы действительно спросили, какие физические факты лежат в основе предположения об ионной независимости. Дело в том, что вы ищете объяснения тому факту, который может быть, а может и не быть, поэтому любой ответ, который вы получите, является в какой-то степени спекуляцией.

Я думаю, что количество молекул воды (55 молярных), которые могут столкнуться с ионом, намного больше, чем количество катионов (до нескольких сотен наномолярных, примерно на 100 миллионов реже). Возможно, количество ион-ионных столкновений ничтожно мало. Есть одно узкое место, в собственно руслах, но там разные виды не встречаются, потому что у каждого свои русла.

Другое, более фактическое, заключается в том, что модель несовершенна, а независимость является скорее желанием, чем полной истиной. Цитата из http://books.google.com/books?id=SmJoSwnwSh0C&lpg=PA353&ots=3fvI19Sk5Q&dq=ghk%20ion%20independence%20fails&pg=PA353#v=onepage&q&f=false : «Большая литература о том, как ионные каналы не подчиняются Принцип независимости рассмотрен в главе 14 книги Хилле (1991), а некоторые конкретные модели будут изучены в следующей главе».

Спасибо за этот быстрый ответ, который помогает в определенной степени. Но теперь, когда я задумался об этом на некоторое время... Если предположить, что взаимодействия между катионами ничтожны и, следовательно, К+ диффундирует, «как если бы Na+ не было», не будет ли это также означать, что внутри клетки К+ вряд ли будут рассеиваться, потому что... ну, они не взаимодействуют друг с другом, поэтому почти никогда не сталкиваются и, следовательно, не рассеиваются?
В растворе ионы калия сталкиваются друг с другом так же редко, как и с ионами натрия. Проблема в чистом движении. При взгляде на полупористую мембрану, которая позволяет 1/10 ионов попадать на нее, не будет никакого чистого движения, если 10 ионов Na будут сталкиваться с одной стороны, а 10 ионов Na с другой; ни если у вас 100 с одной стороны и 100 с другой. Но есть предсказуемое движение, если одна сторона содержит в 10 раз больше Na по сравнению с другой стороной, независимо от абсолютных чисел и независимо от количества висящих вокруг ионов K.
Привет Ник, и еще раз спасибо, что нашли время, чтобы помочь мне! Кажется, я наконец понял, что вы имеете в виду. Вы говорите, что диффузия вызвана только тем, сколько ионов калия попадает в канал с обеих сторон? Для меня это имело бы смысл... Я быстро поискал в Википедии и обнаружил, что существуют внутренние и внешние калиевые каналы, так что калий, который попадает на мембрану снаружи, также может поступать в клетку. Во всем этом помогает и то, что есть внутренние и внешние каналы. Еще раз спасибо!
Количество ионов, движущихся в одном направлении, зависит от количества таких ионов. Если один из тысячи попадает в лунку, как шары в лотерее, имеет значение, сколькими шарами человек жонглирует. Больше зеленых шаров пройдет, если больше зеленых шаров подпрыгнет. Но у нас есть два движения. Большинство ионных каналов обеспечивают равное прохождение в обе стороны.
(продолжение) Модель GHK не предполагает селективности по направлению. GHK не различает проницаемость для перемещения K внутрь от проницаемости для перемещения K наружу. (На самом деле это предположение не на 100% верно. Выпрямляющие каналы делают различие между направлениями. Вот еще одна причина, по которой GHK является упрощенной моделью.)
(продолжение) Чистые движения представляют собой баланс двух движений. Тот факт, что у нас есть электрический + осмотический дисбаланс, заставляет ион X подвергаться чистой утечке, скажем, в цитозоль в физиологических условиях. Но в лаборатории, где можно играть с концентрациями и напряжениями, большинство ионов допускают чистый обратный поток.
Спасибо, Ник! теперь все намного яснее, очень интересная тема, я нахожу, гораздо интереснее, чем вам показывают в классе!

Может быть, я что-то упускаю здесь (и это не моя область знаний), но...

формула GHK включает параметр V m , который представляет собой трансмембранный потенциал. Этот параметр определяется внутриклеточной и внеклеточной концентрацией всех ионов. Таким образом, высокая внешняя концентрация Na + будет влиять на чистое движение K + .

Одно из предположений уравнения GHK состоит в том, что ионы не взаимодействуют напрямую.

Привет, Алан, в формуле GHK движение K+ не зависит от концентрации других ионов, вы можете увидеть это, установив проницаемость всех других ионов на 0. Согласно модели GHK, если ион не может пройти, он не будет влияют на мембранное напряжение. Но посмотрите на ответ Ника!
Как получается, что ионная диффузия не зависит от других ионов?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v