Poprawki do filmu o pompie sodowo-potasowej

Poprawki do filmu o pompie sodowo-potasowej

Chciałbym zrobić dwie poprawki do filmiku

o pompie sodowo-potasowej.

Pierwsza pomyłka jest niewielka -- myślę, ze nie namieszałem

Wam za bardzo -- pod koniec filmiku, kiedy mówiłem,

że pompa sodowo-potasowa pompuje potas

do wnętrza komórki.

Narysuję błonę komórkową.

Ten rysunek przyda się do wyjaśnienia poważniejszego

błędu, który zrobiłem.

Narysuję przekrój przez błonę komórkową.

Tutaj będzie pompa sodowo-potasowa.

Mówiłem Wam, że na każde trzy jony sodu wypompowane na zewnątrz,

do wnętrza komórki docierają dwa jony potasu.

To z pewnością wygląda inaczej, ale

daje pogląd na sprawę.

Do wnętrza wpompowujemy jony potasu -- K plus --

a na zewnątrz jony sodu -- i to było najważniejsze

w poprzednim filmiku.

Po przyłączeniu cząsteczki ATP, białka pompy zmieniają kształt

i wyrzucają jony sodu na zewnątrz.

Drobna poprawka, którą chciałem zrobić --

myślę, że nie daliście się oszukać --

dotyczy końcówki filmiku, kiedy narysowałem jony potasu

i napisałem K plus, ale kilka razy pod koniec filmiku

mówiłem o nich jako o jonach sodu. Nie chciałbym,

żeby to Wam utrudniało zrozumienie.

To jony potasu są pompowane do wnętrza komórki.

Dwa jony potasu są pompowane do wnętrza, na każde trzy jony sodu

wypompowane na zewnątrz.

I chociaż narysowałem K plus, to przez pomyłkę

mówiłem o sodzie.

Nie chciałem Was wprowadzić w błąd.

To była ta mniejsza pomyłka.

A ta bardziej znacząca to ta, że powiedziałem,

że główną przyczyną powstawania różnicy potencjałów --

czyli dlaczego więcej ładunków dodatnich jest na zewnątrz błony komórkowej, niż wewnątrz.

Tu jest ich mniej.

Mówiłem, że główną przyczyną tego stanu jest stosunek jonów sodu do jonów potasu.

Wypompowywane są trzy jony sodu,

a wpompowywane dwa jony potasu.

Właśnie dostałem bardzo miły list od profesora

fizjologii, Stevena Baylora z Uniwersytetu w Pensylwanii.

Dostałem też od niego interesujący mail,

w którym mnie poprawia.

To bardzo ciekawa sprawa,

gdy spojrzymy na nią całościowo.

Oto co napisał i zastanówmy się,

o co w tym chodzi.

Profesor pisze - na Akademii Medycznej w Pensylwanii mamy

program, który symuluje przepływ jonów przez błonę

typowej komórki. Przepływ to ruch jonów

przez błonę, z uwzględnieniem pracy

pompy sodowo- potasowej oraz

przemieszczania się jonów wynikającego

z przepuszczalności błony komórkowej w spoczynku.

Spoczynkowa przepuszczalność błony mówi o tym,

jak łatwo te jony przechodzą przez błonę.

Zaraz o tym powiem więcej.

Mamy spoczynkową przepuszczalność błony dla sodu,

potasu, chlorków i innych jonów.

Nasz program daje studentom między innymi możliwość

zmiany proporcji stechiometrycznych pompy z trzech na dwa.

Zmiana proporcji stechiometrycznych z trzech na dwa,

to po prostu zmiana stosunku wypompowanych jonów sodu

do wpompowanych jonów potasu.

Zmieniają go w programie z 3 Na : 2 K na 2 Na : 2 K.

A to oznacza, że ich program symuluje sytuację, w której

pompa sodowo-potasowa zamiast

wypompowywać trzy jony sodu na każde dwa wpompowane jony potasu,

pompuje równą ilość jonów sodu i potasu.

Co się stanie jeśli będziemy mieli dwa jony sodu na dwa jony potasu?

Na podstawie mojego wyjaśnienia powstawania różnicy potencjałów,

nie powinno jej być po zmianie proporcji na 2:2,

jeżeli główna przyczyną jest rzeczywiście stechiometria procesu,

czyli stosunek wypompowanego sodu do wpompowanego potasu.

Profesor pisze -- studenci zmieniają proporcje na 2:2

w symulacji.

Efektem tej zmiany jest zmiana potencjału błonowego,

ze zwykłej wartości - 80 mV (miliwolty) -- i studenci

mierzą tę zmianę.

Mierzą napięcie wewnątrz komórki i odejmują napięcie po zewnętrznej stronie błony,

tak, żeby wynik był ujemny.

Po zewnętrznej stronie błony ładunek jest bardziej dodatni,

czyli jest większą liczbą.

I ten ładunek zmienia się z -80 mV na -78 mV.

Profesor pisze, że zmiana proporcji z trzy na dwa--

trzy jony sodu wypompowane na każde dwa jony potasu wpompowane --

jeśli zmienimy proporcje na 2:2, to to właściwie

nie zmieni potencjału błonowego komórki.

Ciągle na zewnątrz będzie bardziej dodatnio

niż wewnątrz komórki.

W takim razie powstaje pytanie -- dlaczego mamy taką

różnicę potencjałów, jeżeli stosunek wymiany jonów

nie jest główną przyczyną?

Jeżeli zmiana proporcji tak słabo zmienia te różnicę.

Różnica potencjałów jest odrobinę mniejsza.

Komórka nabiera wody i wszystko się

stabilizuje.

Profesor pisze dalej -- prawdą jest, że naturalne proporcje

przepompowywanych jonów mają niewielki

wpływ na obniżenie potencjału błonowego, ale

potencjał błonowy, napięcie elektryczne po dwóch

stronach błony -- brak równowagi w transporcie jonów

sodu i potasu nie jest główną przyczyną powstawania

potencjału elektrycznego komórki.

Główną przyczyną jest raczej -- podkreślę to -- główną przyczyną

jest gradient stężeń jonów powstający dzięki pracy pompy

oraz dzięki temu, że błona komórkowa w stanie spoczynku

jest dobrze przepuszczalna dla jonów potasu, a bardzo słabo

przepuszczalna dla jonów sodu.

W ostatnim filmiku -- albo w pierwszym filmiku o

pompie sodowo-potasowej -- mówiliśmy, że w błonie znajdują się

kanały, przez które mogą przechodzić jony sodu i kanały,

przez które mogą przechodzić jony potasu.

Profesor pisze, że główną przyczyną powstawania

różnicy potencjałów nie są proporcje przepompowywanych jonów,

ale fakt, że błona jest dobrze przepuszczalna dla jonów potasu.

Ten kanał jest przepuszczalny.

Jony potasu mogą wydostać się z komórki znacznie łatwiej

niż jony sodu mogą się dostać do środka.

Co więc się dzieje -- nawet jeżeli stosunek Na:K wynosi 2:2 --

w rzeczywistości wynosi 3:2, ale nawet jeśli wynosiłby 2:2,

to i tak na zewnątrz komórki ładunek będzie wyższy niż wewnątrz.

Szansa, że jony potasu trafią w błonę w odpowiedni sposób

i przejdą przez nią na drugą stronę.

To by było wbrew różnicy stężeń, bo tu mamy

wyższe stężenie jonów potasu niż tutaj.

Czyli bardziej prawdopodobne jest, że jony potasu trafią

w odpowiedni sposób, żeby przejść tym kanałem na zewnątrz,

niż że jony sodu przejdą przez błonę do wnętrza komórki.

W ten sposób powstaje różnica potencjałów.

Mamy więcej jonów potasu wydostających się na zewnątrz komórki

dzięki przepuszczalności błony, niż jonów sodu dostających się do środka komórki.

To jest główna przyczyna powstawania różnicy potencjałów pomiędzy zewnętrzną

a wewnętrzną powierzchnią błony komórkowej.

Bardzo dziękuję panu Stevenowi Baylorowi za tę poprawkę.

Była bardzo ciekawa.