Nguồn gốc của điện thế nghỉ

Nguồn gốc của điện thế nghỉ

Nguồn gốc của điện thế nghỉ
Bởi:
ĐH Bách Khoa Y Sinh K50
Điện thế nghỉ của tế bào thần kinh thể hiện giá trị của điện thế màng tế bào ( khác với
điện thế trong vào ngoài màng tế bào) khi noron thần kinh ở trạng thái nghỉ ở điều kiện
tự nhiên trong môi trường sinh lý học. Nó nhấn mạnh rằng điện thế nghỉ không ở tình
trạng bị động nhưng rạng thái hoạt động bền cần chuyển hóa năng lượng để duy trì.
Julius Bernstein, người sáng lập ra thuyết màng tế bào, đã đề ra một giả thuyết rất cơ
bản về nguồn gốc của hiệu điện thế nghỉ, được mô tả ở hình 3.3 (Bernstein, 1902; 1912).
Giả thuyết của ông dựa trên các thí nghiệm trên sợi trục của mực ống nơi mà nồng độ
ion trong màng đối với Ka là ci,K = 400 mol/m³; và đối với NA là ci,Na = 50 mol/m³.
Giả sử rằng màng tế bào chỉ cho thấm qua các ion ion Kali mà không cho thấm qua các
ion Na.
Các sợi trục đầu tiên được đặt trong dung dịch mà nồng độ ion của nó giống như bên
trong sợi trục. Như trong trường hợp, sự có mặt của màng tế bào không dẫn đến sự biến
đổi của hiệu số điện thế giữa trong và ngoài màng tế bào do đó điện thế màng bằng 0.
Sau đó, các sợi trục được đưa vào nước muối, trong đó nồng độ ion kali là co,K = 20
mol/m³ và nồng độ ion Na là co,Na = 440 mol/m³. Lúc này gradient nồng độ tồn tại
trong cả hai dạng ion làm cho chúng di chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng
độ thấp hơn. Tuy nhiên, vì màng tế bào được giả sử là không cho thấm qua ion Na, bất
chấp cả gradient nồng độ, chúng không thể di chuyển qua màng tế bào. Mặt khác, ion
kali chảy từ trong ra ngoài, khi chúng mang điện tích dương, bên trong sẽ trở nên có tỉ
lệ âm hơn so với bên ngoài. Dòng này tiếp tục chảy cho đến khi điện thế màng đạt đến
điện thế Nernst với Kali tương ứng, đó là, khi gradient dòng điện và khuyếch tán bằng
nhau ( và ngược hướng nhau) và đạt được trạng thái cân bằng. Điện thế tại trạng thái cân
bằng được tính từ phương trình Nernst (3.21)
Tuy nhiên, thuyết Bernstein chưa được đầy đủ bởi vì màng không hoàn toàn không cho
lọt qua các ion natri. Thay vào đó, đặc biệt là do gradient điện hóa cao, một số ion natri
chảy vào trong màng tế bào. Do đó, giống như sự mô tả trước, ion kali chảy ra ngoài

màng. Bởi vì điện thế Nernst với ion kali và natri là không bằng nhau nên không có điện
thế màng để làm cho hai dòng ion cân bằng.
Vì vậy, điện thế màng tế bào ở trạng thái nghỉ là giá trị với trạng thái ổn định đạt được
(ví dụ, nới mà ion natri chảy vào và ion kali chảy ra bằng nhau). Sự chảy vào của dòng
1/2


Nguồn gốc của điện thế nghỉ

ion natri và chảy ra ngoài của dòng ion kali một cách đều đặn cuối cùng sẽ làm thay đổi
nồng độ trong màng tế bào ở trạng thái nghỉ và ảnh hưởng đến cân bằng nội; tuy nhiên,
bơm Na-K được đề cập đến trước đây sẽ di chuyển ion natri nghược trở lại ngoài màng
và ion kali ngược trở lại trong màng, do đó, nó sẽ giữ cho nồng độ ion ổn định. Năng
lượng của bơm có được từ chuyển hóa tế bào...

Nguồn gốc của điện thế nghỉ theo Julius Bernstein.

2/2