UK 
EnglishТипова
PolskiСхожі симуляції
Про симуляцію
Ця симуляція обчислює потенціал спокою реальної мембрани нейрона в реальному часі за рівнянням Голдмана-Ходжкіна-Катца (GHK), яке керується проходженням іонів Na⁺, K⁺ і Cl⁻ крізь мембрану з регульованою проникністю. Анімовані іони проходять крізь відкриті канали, тоді як насос Na⁺/K⁺-АТФаза активно працює проти їхніх природних градієнтів, а всі показники — мембранний потенціал, потенціали Нернста для кожного іона й чисті рушійні сили — оновлюються в реальному часі при зміні фізіологічних параметрів.
V_m = (RT/F)·ln[(P_Na[Na⁺]_out + P_K[K⁺]_out + P_Cl[Cl⁻]_in) / (P_Na[Na⁺]_in + P_K[K⁺]_in + P_Cl[Cl⁻]_out)] — рівняння GHK зважує внесок кожного іона в мембранну напругу за його проникністю, а не лише за градієнтом концентрації. Насос Na⁺/K⁺-АТФаза протидіє дифузії, активно виводячи 3 Na⁺ назовні та вводячи 2 K⁺ усередину за один цикл АТФ, підтримуючи градієнти спокою, які інакше дифузія поступово стерла б.
Поширені запитання
Чому рівняння GHK зважує проникність, а не лише концентрацію?
Самі лише градієнти концентрації (як у простішому рівнянні Нернста) показують тільки, куди іон «хоче» рухатися, але мембрана, непроникна для цього іона, не пропустить його незалежно від градієнта. Рівняння GHK множить концентрації кожного іона на його проникність, тож іони, яких мембрана справді пропускає, домінують у результуючому мембранному потенціалі.
Чому E_Na додатний, а E_K від'ємний?
Потенціал Нернста кожного іона — це напруга, за якої його електрична рушійна сила точно врівноважує градієнт концентрації. Na⁺ значно концентрованіший поза клітиною, тож потрібна додатна внутрішня напруга, щоб зупинити його потік усередину; K⁺ значно концентрованіший усередині, тож потрібна від'ємна внутрішня напруга, щоб зупинити його витік назовні.
Що насправді означає «чиста рушійна сила»?
Чиста рушійна сила — це різниця між фактичним мембранним потенціалом V_m і власним потенціалом Нернста цього іона. Велика рушійна сила для Na⁺ (V_m далеко від E_Na) означає, що Na⁺ сильно тягне всередину, щойно канали відкриваються; мала рушійна сила для K⁺ (V_m близько до E_K) означає, що K⁺ уже майже в рівновазі.
Навіщо потрібен насос Na⁺/K⁺-АТФаза, якщо дифузія вже встановлює потенціал спокою?
Кожен відкритий канал дозволяє Na⁺ просочуватися всередину, а K⁺ — назовні за їхніми градієнтами, що поступово стерло б різницю концентрацій, яка спершу й створює потенціал спокою. Насос активно виводить 3 Na⁺ і вводить 2 K⁺ за цикл АТФ, безперервно відновлюючи градієнти, які дифузія постійно намагається стерти.
Що станеться з V_m, якщо збільшити P_Na відносно P_K?
Оскільки рівняння GHK зважує внесок кожного іона за його проникністю, збільшення P_Na відносно P_K зміщує V_m від потенціалу спокою (біля E_K) у бік E_Na — саме це відбувається під час потенціалу дії, коли потенціалзалежні Na⁺-канали відкриваються й на мить роблять мембрану значно проникнішою для Na⁺.