विश्राम झिल्ली विभव और आयन वितरण

विश्राम झिल्ली विभव एक अप्र उत्तेजित कोशिका की प्लाज्मा झिल्ली के पार स्थिर वोल्टेज अंतर है, जिसमें आंतरिक भाग बाहरी भाग के सापेक्ष ऋणात्मक होता है, जो न्यूरॉन्स में आमतौर पर लगभग -60 से -90 mV होता है। यह झिल्ली के पार आयनों के असमान वितरण और उन आयनों के प्रति झिल्ली की चयनात्मक पारगम्यता का परिणाम है।

Definition

विश्राम झिल्ली विभव एक अप्र उत्तेजित उत्तेजनीय कोशिका द्वारा बनाए रखा गया ट्रांसमेम्ब्रेन वोल्टेज है, जो आयनिक सांद्रता प्रवणता और झिल्ली की सापेक्ष पारगम्यता के बीच संतुलन द्वारा निर्धारित होता है, और पोटेशियम संतुलन विभव के करीब रखा जाता है।

Scope

यह विषय बताता है कि एक विश्राम करने वाली कोशिका एक स्थिर ऋणात्मक वोल्टेज क्यों रखती है और पोटेशियम, सोडियम और क्लोराइड के असममित वितरण से यह कैसे उत्पन्न होता है। इसमें प्रत्येक प्रमुख आयन के योगदान और विश्राम में पोटेशियम की प्रमुख भूमिका शामिल है, और यह विश्राम अवस्था को अन्यत्र वर्णित सक्रिय वोल्टेज परिवर्तनों से अलग करता है।

Core questions

• एक विश्राम करने वाली कोशिका के अंदर और बाहर की विशेषता कौन सी आयन सांद्रताएँ हैं?
• विश्राम विभव पर कौन सा आयन हावी होता है और क्यों?
• छोटे सोडियम और क्लोराइड पारगम्यताएँ विश्राम विभव को पोटेशियम संतुलन मान से कैसे विस्थापित करती हैं?

Key concepts

• ट्रांसमेम्ब्रेन वोल्टेज
• अंतःकोशिकीय बनाम बाह्यकोशिकीय आयन सांद्रता
• विश्राम में पोटेशियम का प्रभुत्व
• सोडियम और क्लोराइड का योगदान
• सापेक्ष पारगम्यता
• स्थिर अवस्था बनाम संतुलन

Key theories

विश्राम विभव का चयनात्मक-पारगम्यता विवरण

विश्राम वोल्टेज इस बात से निर्धारित होता है कि कौन से आयन झिल्ली को पार कर सकते हैं और कितनी आसानी से; क्योंकि विश्राम में पोटेशियम पारगम्यता सोडियम पारगम्यता से बहुत अधिक होती है, विभव पोटेशियम संतुलन विभव के करीब होता है लेकिन सोडियम रिसाव द्वारा सकारात्मक रूप से ऑफसेट होता है।

Mechanisms

एक विश्राम करने वाला न्यूरॉन पोटेशियम को अंदर केंद्रित रखता है और सोडियम और क्लोराइड को बाहर केंद्रित रखता है। विश्राम में झिल्ली खुले लीक चैनलों के माध्यम से पोटेशियम के लिए अत्यधिक पारगम्य होती है और सोडियम के लिए केवल कमजोर रूप से पारगम्य होती है। पोटेशियम अपनी सांद्रता प्रवणता के नीचे बाहर की ओर फैलता है, सकारात्मक चार्ज बाहर ले जाता है और आंतरिक भाग को ऋणात्मक छोड़ देता है; बढ़ती ऋणात्मकता आगे के बहिर्वाह का विरोध करती है, इसलिए वोल्टेज पोटेशियम संतुलन विभव के करीब पहुंच जाता है। एक छोटा लगातार सोडियम अंतर्वाह, और कई कोशिकाओं में क्लोराइड की गति, वास्तविक विश्राम विभव को पोटेशियम संतुलन मान से थोड़ा सकारात्मक रखती है। हॉजकिन और काट्ज़ (1949) ने बाहरी सोडियम को बदलकर और झिल्ली वोल्टेज में अनुमानित बदलावों को दर्शाकर इस बहु-आयन निर्भरता को सीधे प्रदर्शित किया।

Clinical relevance

क्योंकि विश्राम विभव यह निर्धारित करता है कि एक कोशिका कितनी आसानी से उत्तेजित हो सकती है, बाह्यकोशिकीय पोटेशियम या अन्य आयनों में बदलाव तंत्रिका, मांसपेशी और हृदय में झिल्ली की उत्तेजना को बदलते हैं। यह प्रविष्टि उस यांत्रिक निर्भरता को पृष्ठभूमि शरीर विज्ञान के रूप में वर्णित करती है और किसी भी स्थिति के प्रबंधन के लिए मार्गदर्शन नहीं है।

Evidence & guidelines

मात्रात्मक विवरण स्क्विड-एक्सॉन रिकॉर्डिंग से प्राप्त होता है और शरीर विज्ञान और बायोफिज़िक्स पाठ्यपुस्तकों में मानक सामग्री है; यह नैदानिक दिशानिर्देश सामग्री के बजाय यांत्रिक संदर्भ सामग्री है।

History

जूलियस बर्नस्टीन के प्रारंभिक झिल्ली सिद्धांत ने प्रस्तावित किया कि विश्राम विभव पोटेशियम के प्रति चयनात्मक पारगम्यता को दर्शाता है। हॉजकिन और काट्ज़ (1949) ने इसे एक बहु-आयन दृष्टिकोण तक बढ़ाया, यह दिखाते हुए कि सोडियम पारगम्यता भी मायने रखती है, और गोल्डमैन के 1943 के स्थिर-क्षेत्र विश्लेषण ने संबंध को इसका मात्रात्मक रूप दिया।

Key figures

• Alan Hodgkin
• Bernard Katz
• David E. Goldman
• Julius Bernstein

Seminal works

• hodgkin-katz-1949
• goldman-1943

Frequently asked questions

एक विश्राम करने वाले न्यूरॉन का आंतरिक भाग ऋणात्मक क्यों होता है?

क्योंकि विश्राम झिल्ली ज्यादातर पोटेशियम के लिए पारगम्य होती है, पोटेशियम अपनी सांद्रता प्रवणता के नीचे कोशिका से बाहर निकलता है और सकारात्मक चार्ज बाहर ले जाता है, जिससे अंदर शुद्ध ऋणात्मक चार्ज तब तक रहता है जब तक विद्युत खिंचाव आगे के बहिर्वाह को संतुलित नहीं करता।

क्या विश्राम विभव एक संतुलन है?

ठीक नहीं। यह पोटेशियम संतुलन विभव के करीब रखी गई एक स्थिर अवस्था है; निरंतर छोटे आयन रिसाव को सक्रिय पंपिंग द्वारा ऑफसेट किया जाता है, इसलिए प्रवणता और वोल्टेज वास्तविक संतुलन के बिना स्थिर रहते हैं।