Основные понятия и формулы. 1.Рассчитать для равновесного состояния мембранный потенциал, создаваемый ионами K+, пренебречь проницаемостью ионов Na+ и С1-

Окончание таблицы

12.5. Задачи

1. Рассчитать для равновесного состояния мембранный потенциал, создаваемый ионами K+, пренебречь проницаемостью ионов Na⁺ и С1^-.

2. За какое время потенциал действия распространится на расстояние, равное S = 10 см, если принять скорость его распространения v = 20 м/с?

Решение

t = S/v = 0,1/20 = 5 х 10^-3 с. Ответ: t = 5 х 10^-3 с.

3. Принимая С_i/С_о = 100, температуру Т = 300 К, найти потенциал покоя для одновалентного иона (|Z| = 1).

4. Определить, какое количество одновалентных ионов должно перейти из цитоплазмы в неклеточную среду для создания потенциала покоя φ_м ≈ 120 мВ? Принять площадь поверхности клетки S = 10^-9 м²; удельную электроемкость мембраны (на единицу площади) С_уд = 10^-2Ф/м².

5. Биологические мембраны находятся под действием электрического поля, созданного за счет различных концентраций заряженных ионов (К⁺ и Na⁺) по разные ее стороны. Разность потенциалов между цитоплазмой и внеклеточной средой достигает Δφ = 100 мВ = 10^-1 В, а толщина мембраны h = 10 нм = 10^-8 м. Определить: а) напряженность электрического поля в мембране; б) к чему ведет уменьшение толщины мембраны? Решение

а) Е = Δφ/h = 10⁷ В/м.

б) даже небольшое уменьшение толщины мембраны приводит к увеличению напряженности Е и может вызвать электрический пробой, т.е. повреждение мембраны и гибель клетки. Таков механизм развития различных патологий, затрагивающих мембраны (при перикисном окислении липидов под действием радиации, УФ-облучения, вследствие канцерогенеза и т.д.).

Ответ: а) Е = 10⁷ В/м.