Hücrenin Membrane Potansiyeli. Aslı AYKAÇ, PhD



Benzer belgeler
Hücre Membranının Elektriksel Modeli. Yrd. Doç. Dr. Aslı AYKAÇ Yakın Doğu Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyofizik AD

HÜCRE ZARINDA TAŞINIM

HÜCRE MEMBRANINDAN MADDELERİN TAŞINMASI. Dr. Vedat Evren

İSTİRAHAT MEMBRAN POTANSİYELİ & AKSİYON POTANSİYELİ. Prof.Dr. Mitat KOZ

Hücrelerde Elektriksel Aktivasyon

MEMBRAN POTANSİYELLERİ HÜCRELERİN ELEKTRİKSEL AKTİVİTESİ

madde2 Transport protein Transport protein

HÜCRE ZARINDA MADDE İLETİMİ PROF.DR.MİTAT KOZ

Aktif ve pasif iyon alımı

Fizyoloji. Vücut Sıvı Bölmeleri ve Özellikleri. Dr. Deniz Balcı.

Elektrot Potansiyeli. (k) (k) (k) Tepkime vermez

SU VE HÜCRE İLİŞKİSİ

HÜCRE FİZYOLOJİSİ Hücrenin fiziksel yapısı. Hücre membranı proteinleri. Hücre membranı

a. Yükseltgenme potansiyeli büyük olanlar daha aktifdir.

DİNLENİM MEMBRAN POTANSİYELİ. Prof. Dr. Taner Dağcı Ege Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyoloji Ab. D.

HÜCRE ZAR SİSTEMLERİ. Yüzey (plazma) zarı: Tüm hücrelerde var. İç zar: Ökaryotik hücrelerde var.

2- Zar Potansiyeli. Madde 3. İyonların Konsantrasyonları Hücre İçinde ve Dışında Farklıdır

BİYOSİNYAL İLETİMİ 1

BİYOFİZİK. Canlı varlıkların incelenmesinde fiziğin uygulanmasıyla ortaya çıkan bilim dalıdır.

MEMM4043 metallerin yeniden kazanımı

GAZİ ÜNİVERSİTESİ EĞİTİM FAKÜLTESİ FİZİK ÖĞRETMENLİĞİ

Fizyoloji PSİ 123 Hafta Haft 6 a

SİNİR HÜCRELERİ. taşınması çevresel sinir sistemi tarafından meydana getirilen sinir hücreleri tarafından gerçekleştirilir.

HÜCRE MEMBRANLARINDAN TAŞINMA

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

İletim Hatları ve Elektromanyetik Alan. Mustafa KOMUT Gökhan GÜNER

Bitki büyümesi, yayılışı ve verim Yeryüzünde su Hücrenin önemli bileşeni (%70-80) Kuraklığa dayanıklı bitkilerde % 20, tohumlarda % 5 Su-oksijen

3) Oksijenin pek çok bileşiğindeki yükseltgenme sayısı -2 dir. Ancak, H 2. gibi peroksit bileşiklerinde oksijenin yükseltgenme sayısı -1 dir.

FİZYOLOJİ LABORATUVAR BİLGİSİ VEYSEL TAHİROĞLU

BMM307-H02. Yrd.Doç.Dr. Ziynet PAMUK

MBG 112 GENEL BİYOLOJİ II BİTKİLERDE TAŞIMA SİSTEMİ. Doç. Dr. Yelda ÖZDEN ÇİFTÇİ BİTKİLERDE TAŞINIM MEKANİZMALARI

ürünler ve reaktiflerin standart hallerinde olduğu pil potansiyeli (pil voltajı). E nin birimi volttur.

MAKRO-MEZO-MİKRO. Deney Yöntemleri. MİKRO Deneyler Zeta Potansiyel Partikül Boyutu. MEZO Deneyler Reolojik Ölçümler Reometre (dinamik) Roww Hücresi

HAZIRLAYAN Mutlu ŞAHİN. Hacettepe Fen Bilgisi Öğretmenliği. DENEY NO: 6 DENEYİN ADI: DOYMUŞ NaCl ÇÖZELTİSİNİN ELEKTROLİZİ

Ders Notları 3 Geçirimlilik Permeabilite

HÜCRE ZARINDAN MADDE TAŞINMASI

FTR 231 Fonksiyonel Nöroanatomi. Sinir Lifleri ve Periferik Sinirler yrd.doç.dr.emin ulaş erdem

Üçüncü Tek Saatlik Sınav 5.111

Faraday Yasası. 31. Bölüm

SİNİRLERİN UYARILMASI VE İMPULS İLETİMİ

Dispers Sistemlerin Sınıflandırılması

1. Amaç Kristallerin üç boyutlu yapısı incelenecektir. Ön bilgi için İnorganik Kimya, Miessler ve Tarr, Bölüm 7 okunmalıdır.

AKTİVİTE KATSAYILARI Enstrümantal Analiz

MM548 Yakıt Pilleri (Faraday Yasaları)

MEMM4043 metallerin yeniden kazanımı

Diffüzyonun özel bir halini ortaya koyan ve osmozis adı verilen bu olgu, bitkilerin yaşamında büyük öneme sahip bulunmaktadır.

Redoks Kimyasını Gözden Geçirme

SİNİR KAS İLETİSİ - ÇİZGİLİ KASDA KASILMA

2+ 2- Mg SO 4. (NH 4 ) 2 SO 4 (amonyum sülfat) bileşiğini katyon ve anyonlara ayıralım.

GENEL KİMYA. 4. Konu: Kimyasal türler, Kimyasal türler arasındaki etkileşimler, Kimyasal Bağlar

Serüveni 3. ÜNİTE KİMYASAL TÜRLER ARASI ETKİLEŞİM GÜÇLÜ ETKİLEŞİM. o İYONİK BAĞ o KOVALENT BAĞ o METALİK BAĞ

NORMAL POTASYUM HOMEOSTAZI DR. CANER ÇAVDAR DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ

Üçüncü Tek Saatlik Sınav 5.111

MALZEME BİLGİSİ DERS 4 DR. FATİH AY.

4- Aksiyon Potansiyeli

PERİYODİK CETVEL. Yanıt : D. 3 Li : 1s2 2s 1 2. periyot 1A grubu. 16 S : 1s2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 3.

4. Adveksiyon ve Difüzyon Süreçleri

DOZ hastada belli bir zamanda, beklenen biyolojik yanıtı oluşturabilmek için gerekli olan ilaç miktarıdır.

BİYOFİZİK. Doç. Dr. Mete ÖZCAN

VÜCUT SIVILARI. Yrd.Doç.Dr. Önder AYTEKİN. Copyright 2004 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

PERİYODİK CETVEL

MÜH. BÖLÜMLERİ GENEL KİMYA-I DERSİ DÖNEM SONU SINAVI

ELEKTROKİMYA Elektrokimya: Elektrokimyasal hücre

CALLİSTER - SERAMİKLER

ÇOKLU DENGELER -1. Prof.Dr.Mustafa DEMİR ÇOKLU DENGE PROBLEMİ ÇÖZÜMÜNDE SİSTEMATİK YAKLAŞIM M.DEMİR 08-ÇOKLU DENGELER-1 1

3- Kayan Filament Teorisi

GENEL KİMYA. 4. Konu: Kimyasal türler, Kimyasal türler arasındaki etkileşimler, Kimyasal Bağlar

Elementlerin büyük bir kısmı tabiatta saf hâlde bulunmaz. Çoğunlukla başka elementlerle bileşikler oluşturmuş şekilde bulunurlar.

İKİLİ KARIŞIMLARDAN TEK VE ÇİFT DEĞERLİKLİ İYONLARIN ELEKTRODİYALİZ YÖNTEMİ İLE AYRILMALARI

RENAL TÜBÜLER TRANSPORT MEKANİZMALARI RÜMEYZA KAZANCIOĞLU BEZMİALEM VAKIF ÜNİVERSİTESİ NEFROLOJİ BİLİM DALI

Şekilde görüldüğü gibi Gerilim/akım yoğunluğu karakteristik eğrisi dört nedenden dolayi meydana gelir.

Aşağıda verilen özet bilginin ayrıntısını, ders kitabı. olarak önerilen, Erdik ve Sarıkaya nın Temel. Üniversitesi Kimyası" Kitabı ndan okuyunuz.

Farmasötik Toksikoloji

I. FOTOELEKTRON SPEKTROSKOPĠSĠ (PES) PES orbital enerjilerini doğrudan tayin edebilir. (Fotoelektrik etkisine benzer!)

ZAR YAPISI VE İŞLEVİ

PROTEİNLERİN SAFLAŞTIRILMASI

Yrd. Doç. Dr. H. Hasan YOLCU. hasanyolcu.wordpress.com

FARMASÖTİK TEKNOLOJİ I «ÇÖZELTİLER»

ATOMLAR ARASI BAĞLAR Doç. Dr. Ramazan YILMAZ

MEMBRANLARDAN MADDE GEÇİŞİ. Prof. Dr. Taner Dağcı Ege Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyoloji Ab. D.

Sıcaklık (Temperature):

Atomlar ve Moleküller

Toprağın Katı ve Sıvı Fazı Arasındaki Etkileşimler

HACETTEPE ÜNĐVERSĐTESĐ

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BİYOMEDİKAL BAKIM-ONARIM VE KALİBRASYON LABORATUVARI DENEY NO: 8 VENTİLATÖR TESTİ

Bölüm 04 Ders Sunusu. Hücre Zarlarından Geçiş

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 2 Çözümler

Bir redoks reaksiyonunun hücre diyagramıyla tanımlanması. Aluminyum metali, sulu çözeltide çinko (2) iyonlarıyla yer değiştirir.

KAMP STAJI HAZIRLIK NOTU (SP)

Her madde atomlardan oluşur

FİZ4001 KATIHAL FİZİĞİ-I

4 ELEKTRİK AKIMLARI. Elektik Akımı ve Akım Yoğunluğu. Elektrik yüklerinin akışına elektrik akımı denir. Yük

SEMENTASYON DENEYİ 1. DENEYİN AMACI

POTASYUM Toprakta Potasyum Potasyum mineralleri ve potasyum salınımı

Temel Elektrik Elektronik. Seri Paralel Devrelere Örnekler

4. ÇÖZÜNÜRLÜK. Çözünürlük Çarpımı Kçç. NaCl Na+ + Cl- (%100 iyonlaşma) AgCl(k) Ag + (ç) + Cl - (ç) (Kimyasal dengeye göre iyonlaşma) K = [AgCl(k)]

ÇÖZÜNÜRLÜK ÇÖZÜNÜRLÜĞE ETKİ EDEN FAKTÖRLER

TOPRAKLARIN KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

Manyetizma. Manyetik alan çizgileri, çizim. Manyetik malzeme türleri. Manyetik alanlar. BÖLÜM 29 Manyetik alanlar

AKM 205 BÖLÜM 2 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ. Doç.Dr. Ali Can Takinacı Ar.Gör. Yük. Müh. Murat Özbulut

Transkript:

Hücrenin Membrane Potansiyeli Aslı AYKAÇ, PhD

Çoğu hayvan hücresi membranının içi ve dışı arasında elektriksel potansiyel bir fark vardır... Dinlenim halinde oldukları zaman bile Dinlenim potansiyeli «resting potential» Nasıl üretilir??

Hücrenin iki tarafı arasında eşit olmayan yük dağılımı Hücre membranı konsantrasyon farkını korur Aktif taşınım çözünmüş madde konsantrasyonlarında farklılıkları korunmasına yardımcı olur Homeostaz

Ion Intracellular Extracellular Normal (mm) (mm) Plasma (mm) Value K + 150 5 3.5-5.0 Na + 12 140 135-145 Cl - 10 105 100-108 Organic Anions 65 0 Hücre zarından iyonlarının aktif transportu elektriksel gradient yarattığı için hücre elektriksel olarak dengesiz durumdadır Hücre elektriksel olarak nötür olsa da hücre zarının iç kısmında aşırı negatif iyonlar ve onlarla eşleşen pozitif iyonlar ise hücre zarının dış yüzeyinde bulunur

Elektrokimyasal potansiyel ( ) ' = o + RT ln C + z F E o : ref. noktasında elektrokimyasal potansiyel R: gaz sabiti T: mutlak sıcaklık ln C : konsantrasyon Z : iyon yükü sayısı F : Faraday sabiti (96500 C/mol) E: elektriksel potansiyel

Net akım yüksek elektrokimyasal potansiyelden düşük elektrokimyasal potansiyele doğrudur

I. ifade: konsantrasyon farkından kaynaklı kimyasal potansiyeli II.ifade : A ve B arasındaki elektriksel potansiyelden kaynaklı kimyasal potansiyeli pozitif ise,, iyon A dan B ye geçme eğiliminde negatif ise, iyon B den A ya geçme eğiliminde

Yapay membran hiç bir iyona geçirgen değilse 150mM KCl 15mM NaCl I. II. Bölme 0 mv 15mM KCl 150mM NaCl [K + ] 1 [K + ] 2 [Na + ] 2 [Na + ] 1 [Cl - ] 1 =[Cl - ] 2 Membran Na +, K + ve Cl - iyonlarına geçirgen değil Bölmelerin hiç birinde ekstra yük birikimi olmaz V 1 -V 2 =0 Membran geçirgen olmadığı için Na + ve K + iyonları kimyasal konsantrasyonları doğrultusunda herhangi bir akış yolu bulamaz Nernst denklemi kullanılamaz

Yapay membran sadece Na + iyonlarına geçirgense 150mM KCl 15mM NaCl I. II. Bölme +57.5 mv 15mM KCl 150mM NaCl - [K + ] 1 [K + ] 2 [Na + ] 2 [Na + ] 1 [Cl - ] 1 =[Cl - ] 2 Na + iyonları kimyasal konsantrasyonları gereği II bölmeden I. bölmeye akar + yük I bölmede birikir, bu da bir elektriksel potansiyel oluşturur Na + iyon konsantrasyonunu Nernst denkleminde yerine koyup potansiyeli hesaplarsak - ln (15/150)= ln 10-1 =- ln 10 ln 10= 2.3 log 10

Yapay membrane sadece K + iyonlarına geçirgense -57.5 mv K + iyonları I den II e geçecek 150mM KCl 15mM NaCl 15mM KCl 150mM NaCl I. bölme negatif olacak K + iyonu için Nernst denge potansiyeli I. II. Bölme - - I. Bölme h.içi II. Bölme h.dışı gibi düşünülebilir

ln x= 2.3 log 10 x Nernst denklemi

K + iyonu A da 10 kez daha yoğun E A E B ye göre daha negatif ise, K iyonları konsantrasyon gradiyenti doğrultusunda A dan B ye geçer Bu örnek ile gösterilmek istenen: Tek değerlikli bir iyonun 10 kat konsantrasyon farkını dengelemek için yaklaşık olarak 60 mv luk potansiyel gerekli olduğudur

Görüldüğü gibi membranı geçebilen iyonların varlığında akım oluşturur Bu akım membranın iki tarafı arasında net yük ayrımına ve membranı geçebilen iyonların membranda eşit olmayan dağılımına sebep olur Birden fazla iyon membranı geçebiliyorsa membran potansiyeli membranı geçebilen iyonların akımların toplam etkisiyle ortaya çıkmaktadır

Hücre membranı yapay membran ile aynı özellikleri taşımakta ise K +, Na + ve Cl - iyonlarının geçişine izin veriyorsa, hücre içi K +, Na + ve Cl - iyonuna sahip olacaktır. İyonlar Gibbs-Donnan dengesine göre dağılır fakat gerçek hücrelerde durum farklıdır

Membranın her iki tarafında Na + iyon dağılımın farklı oluş nedeni Bir hücredeki K + ve Cl - dağılımları yapay membrandaki ile aynıdır. Na + dağılımı ise iki sebepten farklıdır: Membran Na + iyonlarının geçişlerine K + iyonları için gösterdiği kolaylığı göstermez membranın K + iyonuna permeabilitesi çok yüksek ve geçişler hızlı hücre dışında Na fazla olmalı ki hücre V-bağımlı Na kanalları aracılığıyla depolarize olabilsin Membran üzerinde fazla Na + geçişini korumaya çalışan Na + /K + pompası bulunmaktadır

Hücrenin membran potansiyeli ölçüldüğü zaman yaklaşık olarak E m = 72.6 mv olduğu görülür Membrane potansiyeli tüm hücreler için aynı değildir Hücre tipine göre çeşitlilik göstermektedir

[K + ] i =152 mm [K + ] o =6 mm [Na + ] i =12 mm [Na + ] o =130 mm [Cl - ] i = 7 mm [Cl - ] o = 125mM E m = -72.6 mv Hücre içinde K + iyonu, h.dışında Na + ve Cl iyonu daha fazla E K -72.6 mv

[K + ] i =152 mm [K + ] i = 6 mm [Na + ] i =12 mm [Na + ] i = 130 mm [Cl - ] i =7 mm [Cl - ] i = 125mM E m = 72.6 mv E m ye hiperpolarize E m ye göre polarize E m ile aynı, çünkü Cl - iyonlarının içeri giriş çıkışı hemen hemen yok gibi

Membran potansiyeline birden fazla iyonun katkısı olması durumunda (membranın geçirgenliği bir iyon için aldığı değerden daha farklı olacağından) membranın potansiyel: membranın her iki tarafında membranın geçirgen olduğu iyonların Nernst denge potansiyelleri arasında bir değere sahip olur membranın bu iyonlara olan geçirgenliğine bağlı olan bir değerde bulunur

Membranda K + iyon dağılımı Elektriksel potansiyel Kimyasal potansiyel enerji Elektriksel potansiyel enerji olmasaydı, K + iyonları membranın iki tarafında eş konsantrasyona sahip oluncaya kadar hücre dışına akacaktı Elektriksel potansiyel enerji kuvveti hücre içine doğrudur K + iyonunun denge potansiyeli - 81.4 mv E m = -72.6 mv olduğu için elektriksel potansiyel enerji K + iyonlarını net akımını h.dışına olmasını sağlar

Membranda Na + iyon dağılımı Elektriksel potansiyel enerji olmasaydı, Na + iyonları membranın iki tarafında eş konsantrasyona sahip oluncaya kadar hücre içine akacaktı Na iyonunun denge potansiyeli + 60 mv E m -72.6 mv olduğu için elektriksel potansiyel enerji Na iyonlarını net akımını h.içine olmasını sağlar

Cl - iyonlarının membranda dağılımı Membran potansiyeli E m = -72mV Cl - iyonlarının konsantrasyonu h.dışında daha yüksek Kimyasal potansiyel enerji iyonların h.dışından h.içine akmasını sağlayacaktır Cl - iyonun denge potansiyeli membran denge potansiyeline eşittir. Bu yüzden bu iyon için net elektrokimyasal gradient yoktur Membranın dinlenim potansiyelinde Cl - iyonlarının kararlı durumunu (steady state) devam ettirmek için aktif transport ile taşınmasına gerek bulunmamaktadır

Özet Na + ve K + iyonları dinlenim durumunda eşit değildir Bir aktif pompa bu iyonların konsantrasyonlarını h.içi ve h.dışı sıvıda sabit tutmalıdır Cl - iyonlarının kararlı durumlarını sürdürmek için bir aktif pompaya ihtiyaç yoktur

Denge/ Kararlı Durum Denge (Equilibrium), bir parçacığın üzerine etkiyen net kuvvetin sıfır olduğu durum Kararlı durum (Steady-state) bir iyon tarafından taşınan net akımın sıfır olduğu durum olarak tanımlanır Yüklü bir iyonun içeri doğru akışı ile dışarı doğru akışı eşit olduğu zaman, iyon tarafından taşınan net transmembran akımı sıfır olur ve kararlı durumdadır

Na + iyonu Konsantrasyou hücre dışında yüksek Kimyasal konsantrasyonu hücre dışından içeri Elektriksel potansiyeli hücre içine doğru

K + iyonu Konsantrasyou hücre içinde yüksek Kimyasal konsantrasyon yönü hücre içinden dışına Elektriksel potansiyeli hücre içine doğru

Na + /K + ATPaz Pompası Membran Na + iyonlarının geçişini K + iyonlarının geçişine sağladığı kolaylığı sağlamazsa, Na + /K + pompası içerdeki 1 Na + dışarı, dışarıdaki 1 K + içeri taşıyarak membran potansiyeli meydana getirebilir (Pompa oranı:1) Ya da membran K + iyonlarının geçişine sağladığı kolaylığı Na + iyonlarının geçişini içinde sağlasa bile, Na + /K + pompası 3 Na + dışarı, 2 K + içeri taşıyarak membran potansiyelinin oluşmasını sağlar (Pompa oranı:3/2)

Na + /K + ATPaz Pompası Pompa 2 türlü çalışıyor: Nötral pompa-pompa oranı 1:1 Elektronegatif (elektrojenik) pompa olarak- pompa oranı 3:2 Gerçek membranlarda pompa elektrojenik olarak çalışarak (3Na + dışarı, 2K + içeri) hücre içini daha negatif hale getiriyor Bu pompa olmasaydı membran potansiyeli olmayacaktı, membran dinlenim potansiyeli yeniden sağlanamayacaktı

Özet Hücrede membran potansiyeli oluşumu sırasında: Hücre içinde büyük anyonlar bulunur- konsantrasyon farkı oluşsun diye Membran Na + ve K + iyonlarının her ikisine de aynı geçirgenliği göstermez K + iyonları Na + iyonlarına göre hücreden çok daha kolay geçer- pasif geçiş ile Membranda 3Na iyonun h.dışına, 2K iyonunu h.içine taşıyan ATP bulunur Hücrenin membran potansiyeli bütün bu parametrelerin birlikte etkisi ile meydana gelmektedir