Почему потенциал покоя не становится все более отрицательным?

Потенциал покоящейся мембраны обусловлен внутренними/внешними различиями в концентрации ионов и, что очень важно, различиями в проницаемости для этих ионов .

Тот факт, что натриево-калиевый насос не перемещает одинаковое количество ионов в каждом направлении, едва ли вообще имеет значение для потенциала покоя мембраны; мембранный потенциал покоя был бы почти таким же, если бы это было не так. Важна только общая концентрация двух видов ионов и проницаемость мембраны для разных ионов (почти вся эта проницаемость обеспечивается через специализированные ионные каналы, потому что в противном случае ионы не могут легко проходить через двойной липидный слой).

Вы можете рассчитать потенциал покоя / равновесный потенциал, используя уравнение Голдмана — обратите внимание, что ничто в этом уравнении не связано с натриево-калиевым насосом, перемещающим различное количество ионов натрия и калия .

Причина, по которой мембранный потенциал отрицателен, заключается в том, что мембрана в состоянии покоя наиболее проницаема для калия, а также в том, что внутри клетки больше калия, чем снаружи. Следовательно, из клетки будет исходить чистый поток положительных ионов до тех пор, пока не останется достаточно ионов, чтобы внутри клетки появился некоторый отрицательный заряд, противодействующий этому чистому потоку .

Как вы упомянули, насос будет продолжать генерировать ионный градиент (и напряжение на мембране должно уменьшиться).

Тем не менее, при этих отрицательных потенциалах все еще существуют открытые ионные каналы. Тогда потенциал покоя будет напряжением, при котором суммарный поток ионов (ионные каналы + утечка + насос) равен нулю.

Поскольку насос является электрогенным (генерирует ток), стандартное уравнение Голдмана неприменимо и должно быть изменено.

Здесь$I_{pump}$ток, создаваемый насосом. Это уравнение также можно применять, когда присутствуют другие электрогенные насосы или транспортеры.

Вывод можно увидеть в этой статье .