उत्क्रमण क्षमता
एक जैविक झिल्ली में, उत्क्रमण क्षमता वह झिल्ली क्षमता होती है जिस पर आयनिक धारा की दिशा उलट जाती है। उलटने की क्षमता पर, झिल्ली के एक तरफ से दूसरी तरफ आयनों का शुद्ध प्रवाह नहीं होता है। उन चैनलों के लिए जो केवल एक प्रकार के आयनों के लिए पारगम्य हैं, उत्क्रमण क्षमता आयन की संतुलन क्षमता के समान है।[1][2][3]
संतुलन क्षमता
आयन के लिए संतुलन क्षमता वह झिल्ली क्षमता है जिस पर आयन का कोई शुद्ध संचलन नहीं होता है।[1][2][3]सोडियम|ना जैसे किसी भी अकार्बनिक आयन का प्रवाह+ या पोटैशियम|के+, एक आयन चैनल के माध्यम से (चूंकि झिल्लियां आमतौर पर आयनों के लिए अभेद्य होती हैं) उस आयन के लिए विद्युत रासायनिक प्रवणता द्वारा संचालित होती हैं।[1][2][3][4]इस ढाल में दो भाग होते हैं, झिल्ली के पार उस आयन की सांद्रता में अंतर और वोल्टेज प्रवणता।[4]जब ये दोनों प्रभाव एक दूसरे को संतुलित करते हैं, तो आयन के लिए विद्युत रासायनिक प्रवणता शून्य होती है और चैनल के माध्यम से आयन का कोई शुद्ध प्रवाह नहीं होता है; यह भी झिल्ली के पार कोई करंट नहीं है।[1][2][3][4][5]वोल्टेज प्रवणता जिस पर यह संतुलन पहुँचता है, आयन के लिए संतुलन क्षमता है और इसकी गणना नर्नस्ट समीकरण से की जा सकती है।[1][2][3][4]
गणितीय मॉडल और ड्राइविंग बल
हम एक उदाहरण के रूप में सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन पर विचार कर सकते हैं, जैसे सोडियम | के+, और एक नकारात्मक रूप से आवेशित झिल्ली, जैसा कि अधिकांश जीवों में आमतौर पर होता है।[4][5]झिल्ली वोल्टेज कोशिका के बाहर पोटेशियम आयनों के प्रवाह का विरोध करता है और आयन कोशिका के आंतरिक भाग को तभी छोड़ सकते हैं जब उनके पास नकारात्मक झिल्ली वोल्टेज द्वारा उत्पन्न ऊर्जा अवरोध को दूर करने के लिए पर्याप्त तापीय ऊर्जा हो।[5]हालांकि, इस पक्षपातपूर्ण प्रभाव को विरोधी एकाग्रता ढाल से दूर किया जा सकता है यदि आंतरिक एकाग्रता काफी अधिक है जो सेल छोड़ने वाले पोटेशियम आयनों का पक्ष लेती है।[5] संतुलन क्षमता से संबंधित एक महत्वपूर्ण अवधारणा ड्राइविंग बल है । ड्राइविंग बल को वास्तविक झिल्ली क्षमता और आयन की संतुलन क्षमता के बीच अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है। कहाँ एक विशिष्ट आयन के लिए संतुलन क्षमता को संदर्भित करता है।[5]संबंधित प्रकार के कारण प्रति इकाई क्षेत्र झिल्ली वर्तमान आयन चैनल निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिया गया है:
कहाँ प्रेरक शक्ति है और विद्युत प्रतिरोधकता और चालकता, या चालन प्रति इकाई क्षेत्र है।[5]ध्यान दें कि आयनिक धारा शून्य होगी यदि झिल्ली उस आयन के लिए अभेद्य है या यदि झिल्ली वोल्टेज उस आयन की संतुलन क्षमता के बराबर है।[5]
अनुसंधान में प्रयोग करें
जब वीm उत्क्रमण क्षमता पर है (Vm − Erev 0 के बराबर है), ईपीसी के दौरान बहने वाले आयनों की पहचान ईपीसी की उत्क्रमण क्षमता की तुलना विभिन्न आयनों के लिए संतुलन क्षमता से की जा सकती है। उदाहरण के लिए ग्लूटामेट रिसेप्टर्स (AMPA, NMDA, और kainate), निकोटिनिक acetylcholine (nACh), और सेरोटोनिन (5-HT) सहित कई उत्तेजक आइनोंट्रॉपिक लिगैंड-गेटेड स्नायुसंचारी रिसेप्टर (जैव रसायन)3) रिसेप्टर्स गैर-चयनात्मक कटियन चैनल हैं जो Na पास करते हैं+ और के+ लगभग समान अनुपात में, उत्क्रमण क्षमता को शून्य के करीब देते हुए। अवरोधक आयनोट्रोपिक लिगैंड-गेटेड न्यूरोट्रांसमीटर रिसेप्टर्स जो क्लोराइड ले जाते हैं | सीएल−, जैसे सामनेA और ग्लाइसिन रिसेप्टर्स, न्यूरॉन्स में आराम करने की क्षमता (लगभग -70 mV) के करीब उलटने की क्षमता रखते हैं।[2]
तर्क की इस पंक्ति ने प्रयोगों के विकास का नेतृत्व किया (1960 में अकीरा टेकुची और नोरिको टेकुची द्वारा) जिसने प्रदर्शित किया कि एसिटाइलकोलाइन-सक्रिय आयन चैनल Na के लिए लगभग समान रूप से पारगम्य हैं।+ और के+ आयन। प्रयोग बाहरी ना को कम करके किया गया था+ एकाग्रता, जो Na को कम करती है (अधिक नकारात्मक बनाती है)।+ संतुलन क्षमता और उत्क्रमण क्षमता में एक नकारात्मक बदलाव पैदा करता है। इसके विपरीत, बाहरी K को बढ़ाना+ एकाग्रता K को बढ़ाती है (अधिक सकारात्मक बनाती है)।+ संतुलन क्षमता और उत्क्रमण क्षमता में सकारात्मक बदलाव पैदा करता है।[2]
यह भी देखें
- विद्युत रासायनिक क्षमता
- झिल्ली क्षमता
- गोल्डमैन समीकरण
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 Squire, Larry; Berg, Darwin (2014). Fundamental Neuroscience (4th ed.). Academic Press. pp. 93–97. ISBN 978-0-12-385870-2.
- ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Purves, Dale; et al. (2017). Neuroscience (6th ed.). Sinauer Associates. pp. 39–106. ISBN 9781605353807.
- ↑ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 Mark, Bear; Connors, Barry (2016). Neuroscience: Exploring the Brain (4th Enhanced ed.). Jones & Barlet Learning. p. 64-127. ISBN 9781284211283.
- ↑ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 Alberts, Bruce (2015). Molecular biology of the cell (6th ed.). New York, NY. pp. 615–616. ISBN 978-0-8153-4432-2. OCLC 887605755.
{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link) - ↑ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 Abbott, Laurence F. (2001). Theoretical Neuroscience Computational and Mathematical Modeling of Neural Systems. Peter Dayan. Cambridge: MIT Press. pp. 158–160. ISBN 978-0-262-31142-7. OCLC 1225555646.
