इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी और मेम्ब्रेन पोटेंशियल
कैसे एक मेम्ब्रेन के पार आयनों का पृथक्करण एक विद्युत क्षमता बनाता है, और कैसे वोल्टेज-निर्भर चैनल उस क्षमता को उत्तेजित कोशिकाओं की क्रिया क्षमता में बदलते हैं।
Definition
मेम्ब्रेन पोटेंशियल चयनात्मक आयन पारगम्यता से उत्पन्न होने वाला एक कोशिका मेम्ब्रेन के पार वोल्टेज अंतर है; इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी इन पोटेंशियल और उन्हें उत्पन्न करने वाली धाराओं का अध्ययन है।
Scope
यह विषय विश्राम मेम्ब्रेन पोटेंशियल की उत्पत्ति, मेम्ब्रेन का संधारित्र और चालकता के रूप में समतुल्य-सर्किट दृश्य, और क्रिया क्षमता की उत्पत्ति और प्रसार को शामिल करता है। यह उत्तेजना के हॉजकिन-हक्सले विवरण और वैचारिक स्तर पर इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी की माप तकनीकों का वर्णन करता है, जबकि एकल-चैनल तंत्र और परिवहन ऊर्जा विज्ञान को आसन्न विषयों में संभाला जाता है।
Core questions
- एक कोशिका विश्राम अवस्था में अपनी मेम्ब्रेन के पार एक स्थिर वोल्टेज क्यों रखती है?
- मेम्ब्रेन को आयनिक चालकता के समानांतर एक संधारित्र के रूप में उपयोगी रूप से कैसे मॉडल किया जाता है?
- चालकता परिवर्तनों का कौन सा क्रम एक क्रिया क्षमता उत्पन्न करता है?
- एक उत्तेजित कोशिका के साथ एक क्रिया क्षमता कैसे फैलती है?
Key theories
- हॉजकिन-हक्सले उत्तेजना
- वोल्टेज- और समय-निर्भर सोडियम और पोटेशियम चालकता जो कैपेसिटिव मेम्ब्रेन पर कार्य करती हैं, क्रिया क्षमता को मात्रात्मक रूप से पुनरुत्पादित करती हैं, जिसमें पुनर्योजी सोडियम प्रवेश कोशिका को विध्रुवित करता है और विलंबित पोटेशियम बहिर्वाह विश्राम को बहाल करता है।
- मिश्रित पारगम्यता से विश्राम क्षमता
- विश्राम वोल्टेज पारगम्य आयनों की संतुलन क्षमता का एक भारित औसत है, जिसे गोल्डमैन के स्थिर-क्षेत्र अभिव्यक्ति द्वारा कैप्चर किया गया है, इसलिए यह पोटेशियम संतुलन के करीब है लेकिन उस पर नहीं है क्योंकि मेम्ब्रेन मुख्य रूप से, विशेष रूप से नहीं, पोटेशियम-पारगम्य है।
Mechanisms
चूंकि मेम्ब्रेन एक पतला इन्सुलेटर है जो आवेश को अलग करता है, पंपों द्वारा स्थापित आयन प्रवणता एक स्थिर विश्राम वोल्टेज उत्पन्न करती है जो मुख्य रूप से प्रमुख विश्राम पारगम्यता द्वारा निर्धारित होती है। मेम्ब्रेन को वोल्टेज-निर्भर चालकता के समानांतर एक संधारित्र के रूप में मानते हुए, एक सुपरथ्रेशोल्ड विध्रुवण सोडियम चैनलों को खोलता है, जिसकी आंतरिक धारा कोशिका को एक पुनर्योजी स्पाइक में और विध्रुवित करती है; सोडियम चैनल तब निष्क्रिय हो जाते हैं और पोटेशियम चैनल खुल जाते हैं, जिससे मेम्ब्रेन का पुनरुध्रुवण होता है। स्थानीय धाराएं इस विध्रुवण को पड़ोसी क्षेत्रों में फैलाती हैं, जिससे क्रिया क्षमता का प्रसार होता है।
Clinical relevance
मेम्ब्रेन उत्तेजना तंत्रिका, मांसपेशी और हृदय कार्य को रेखांकित करती है और यह एनेस्थेटिक्स, एंटीअरिथमिक्स और एंटीएपिलेप्टिक्स का लक्ष्य है; यहां की बायोफिज़िक्स उस शरीर विज्ञान और औषध विज्ञान के लिए शैक्षिक पृष्ठभूमि है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन।
History
कोल की वोल्टेज-क्लैंप तकनीक पर आधारित, हॉजकिन और हक्सले के 1952 के स्क्विड एक्सॉन के मात्रात्मक मॉडल ने आयनिक चालकता के संदर्भ में क्रिया क्षमता की व्याख्या की और इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी की नींव बनी हुई है, जिसे बाद में एकल-चैनल और आणविक अध्ययनों द्वारा परिष्कृत किया गया।
Key figures
- Alan Hodgkin
- Andrew Huxley
- Bernard Katz
- Kenneth Cole
Related topics
Seminal works
- hodgkin1952
- goldman1943
Frequently asked questions
- विश्राम क्षमता अंदर नकारात्मक क्यों होती है?
- विश्राम अवस्था में मेम्ब्रेन पोटेशियम के लिए सबसे अधिक पारगम्य होती है, जो अपने ढाल के नीचे कोशिका को छोड़ देती है जब तक कि बढ़ती नकारात्मक आंतरिक वोल्टेज आगे के नुकसान का विरोध नहीं करती है, जिससे अंदर बाहर के सापेक्ष नकारात्मक रहता है।
- क्रिया क्षमता को 'ऑल-ऑर-नथिंग' क्या बनाता है?
- एक बार जब विध्रुवण दहलीज को पार कर जाता है, तो सोडियम-चैनल का खुलना पुनर्योजी होता है और मूल उत्तेजना कितनी भी मजबूत क्यों न हो, एक पूर्ण स्पाइक को चलाता है, इसलिए प्रतिक्रिया का एक निश्चित आकार होता है।