Examkin

Soru

Zorluk: Çok zorMembran Potansiyelleri ve Elektrofizyoloji

İstirahat membran potansiyeli −70 mV-70 \, mV olan uyarılabilir bir hücrede, bazı iyonların denge potansiyelleri (EiE_i) şu şekilde hesaplanmıştır: ENa=+60 mVE_{Na} = +60 \, mV, EK=−90 mVE_K = -90 \, mV, ECl=−70 mVE_{Cl} = -70 \, mV ve ECa=+130 mVE_{Ca} = +130 \, mV. Bu hücrenin membran potansiyeli −80 mV-80 \, mV düzeyine hiperpolarize edildiğinde, iyonların üzerindeki elektrokimyasal itici güçler (driving force) ve net hareket yönleri ile ilgili aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?

  1. A
    K+K^+ iyonu üzerindeki itici güç +10 mV+10 \, mV büyüklüğündedir ve net iyon hareketi hücre dışına doğrudur.
  2. B
    Na+Na^+ iyonu üzerindeki itici güç −140 mV-140 \, mV büyüklüğündedir ve iyonun hücre içine girme eğilimi istirahat haline göre artmıştır.
  3. C
    Cl−Cl^- iyonu üzerine etki eden net kuvvetin yönü hücre dışına doğrudur.
  4. D
    Ca2+Ca^{2+} iyonu üzerindeki itici güç −210 mV-210 \, mV olup, iyonun hücre içine girme eğilimi Na+Na^+ iyonundan daha fazladır.
  5. K+K^+ iyonu üzerine etki eden elektriksel gradiyent kuvveti, kimyasal gradiyent kuvvetinden daha büyüktür.Cevap

Cevap

Potasyum iyonu üzerine etki eden elektriksel gradiyent kuvvetinin kimyasal gradiyentten büyük olduğu ifadesi yanlıştır; aksine kimyasal gradiyent daha büyüktür.
Potasyum iyonu için denge potansiyeli (EKE_K) −90 mV-90 \, mV olarak verilmiştir. Bu değer, potasyumun hücre içindeki yüksek konsantrasyonu nedeniyle dışarı çıkma isteğinin (kimyasal gradiyent) tam olarak 90 mV90 \, mV büyüklüğünde bir elektriksel kuvvetle dengelenebileceğini ifade eder. Hücre −80 mV-80 \, mV düzeyindeyken, içeriye doğru çeken elektriksel kuvvet (80 mV), dışarıya doğru iten kimyasal kuvvetten (90 mV) daha küçüktür. Bu nedenle net kuvvet dışarı doğrudur ve kimyasal gradiyent daha baskındır.

Adım Adım Çözüm

1
Potasyum (K+K^+) için itici gücü hesapla ve kuvvetleri karşılaştır.
İtici Güç (Vm−EKV_m - E_K) = −80−(−90)=+10 mV-80 - (-90) = +10 \, mV.
İtici güç pozitif olduğu için net akım dışarı doğrudur. Bu durum, dışarı doğru olan kimyasal gradiyentin (90 mV eşdeğeri), içeri doğru olan elektriksel gradiyentten (80 mV) daha güçlü olduğunu kanıtlar.
2
Klor (Cl−Cl^-) iyonunun hareket yönünü belirle.
İtici Güç (Vm−EClV_m - E_{Cl}) = −80−(−70)=−10 mV-80 - (-70) = -10 \, mV.
Anyonlar için negatif itici güç, iyonun hücre dışına itildiğini gösterir. Çünkü hücre içi (-80 mV), iyonu dengede tutacak olan değerden (-70 mV) daha negatiftir ve anyonu daha fazla iter.
3
Sodyum ve Kalsiyum itici güçlerini karşılaştır.
Na+Na^+ için −140 mV-140 \, mV, Ca2+Ca^{2+} için −210 mV-210 \, mV.
Her iki iyon için de itici güç negatiftir (hücre içine giriş). Kalsiyumun gradiyenti çok daha yüksek olduğu için giriş eğilimi sodyumdan daha fazladır.

Anahtar Kavram

İyonların net hareket yönü ve hızı, membran potansiyeli ile o iyonun denge potansiyeli arasındaki fark olan 'elektrokimyasal itici güç' tarafından belirlenir.

Alternatif Yöntem

Nernst denklemi mantığına göre, iyon her zaman kendi denge potansiyeline ulaşmaya çalışır. Membran potansiyeli hangi iyonun EiE_i değerinden uzaklaşırsa, o iyonun itici gücü o kadar artar.
Tahmini Süre:2m 0s
Bu soruyu puanla

Konular

Membran Potansiyelleri ve Elektrofizyoloji

Bu konudan daha fazla soru