А. Электрохимический градиент

В то время как искусственная липидная мембрана для ионов практически не проницаема, биологические мембраны содержат «ионные каналы», по которым отдельные ионы избирательно проникают через мембрану (см. Транспортные процессы). Проницаемость и полярность мембраны зависят от электрохимического градиента, то есть от концентраций ионов по обе стороны мембраны (концентрационного градиента) и от разности электрических потенциалов между внутренней и внешней сторонами мембраны (мембранного потенциала).

В состоянии покоя клеток мембранный потенциал (потенциал покоя, см. Потенциал покоя и потенциал действия) составляет от −0,05 до −0,09 В, то есть на внутренней стороне плазматической мембраны преобладает избыток отрицательных зарядов. Потенциал покоя обеспечивается прежде всего катионами Na⁺ и K⁺, а также органическими анионами и ионом Cl^- (1). Концентрации снаружи и внутри клетки и коэффициенты проницаемости этих ионов приведены в таблице (2).

Распределение ионов между внешней средой и внутренним объёмом клетки описывается уравнением Нернста (3), где ΔΨ_G — трансмембранный потенциал (в вольтах, В), то есть разность электрических потенциалов между двумя сторонами мембраны при отсутствии транспорта ионов через мембрану (потенциал равновесия). Для одновалентных ионов при 25°С множитель RT/Fn равен 0,026 В. Вместе с тем из таблицы (2) следует, что для ионов K⁺ ΔΨ_G примерно равно −0,09 В, т. е. величина того же порядка, что и потенциал покоя. Для ионов Na⁺, напротив, ΔΨ_G ≈ +0,07 В, то есть выше, чем потенциал покоя. Поэтому ионы Na⁺ поступают в клетку при открытии Na⁺-канала. Неравенство концентраций ионов Na⁺ и K⁺ постоянно поддерживается Na⁺/K⁺-АТФ-азой при расходовании АТФ (см. Транспортные белки).

Статьи раздела «Сохранение энергии на мембранах»:

• Сохранение энергии на мембранах
• А. Электрохимический градиент
• Б. Протондвижущая сила
• В. Поддержание протонного градиента

— Следущая статья   |   — Вернуться в раздел