Wie kommt es, dass die Ionendiffusion unabhängig von anderen Ionen ist?

Diese Frage ergibt sich aus der Erklärung dessen, was das Ruhepotential einer Zellmembran ist. In der Goldman-Formel gibt es keine Wechselwirkung zwischen verschiedenen Ionentypen.

Wenn die Diffusion durch zufällige Bewegung von Ionen und Kollisionen verursacht wird, wie kommt es dann, dass die K+-Ionen nicht von der sehr hohen Konzentration von Na+-Ionen außerhalb der Membran beeinflusst zu werden scheinen? Müsste nicht ein Effekt dadurch entstehen, dass außen die Ionenkonzentration insgesamt höher ist als innen? Wie kommt es, dass sie alle unabhängig sind?

Antworten (2)

Am wichtigsten ist, dass das gesamte Goldman-Hodgkin-Katz-Modell, nun ja, ein Modell ist. Es ist eine Möglichkeit, Phänomene zu finden und zu erklären, mit Stift und Papier.

Oft bauen Wissenschaftler Modelle, um vorhandene Daten zu erklären, aber selbst dann müssen sie etwas aus ihrer Vorstellungskraft hinzufügen. Zum Beispiel sahen frühe Astronomen, dass sich Planeten anders bewegten als Sterne, und kamen auf die Idee, dass Planeten nicht die Erde umkreisen, sondern vielleicht um einige Punkte im Weltraum, die wiederum die Erde umkreisen. Das funktionierte nicht gut, also schufen sie das heliozentrische Modell, bei dem Planeten und die Erde die Sonne umkreisen. Das war immer noch perfektionierbar, und Newton schlug vor, dass sich die Planeten nicht auf Kreisen, sondern auf Ellipsen bewegen. Jede Generation von Astronomen hatte fast die gleichen Daten zur Hand, entschied sich jedoch dafür, einige Annahmen in ihren Modellen zu treffen.

Gleiches gilt für die fehlende Wechselwirkung zwischen Kalium- und Natriumionen: Es handelt sich um eine theoretische Annahme. Was die Modelle betrifft, so ist das GHK-Modell ziemlich gut, weil es besser zu experimentellen Erkenntnissen passt als jedes andere Modell. Seine Annahmen haben eine große Chance, wahr zu sein und die physische Welt widerzuspiegeln. Ich denke, Sie haben wirklich gefragt, was die physikalischen Fakten sind, die der Annahme der Ionenunabhängigkeit zugrunde liegen. Tatsache ist, dass Sie nach Erklärungen für eine Tatsache suchen, die möglicherweise zutrifft oder nicht - daher ist jede Antwort, die Sie erhalten, bis zu einem gewissen Grad Spekulation.

Mein Gedanke ist, dass die Anzahl der Wassermoleküle (55 molar), die mit einem Ion kollidieren können, weitaus größer ist als die Anzahl der Kationen (bis zu einigen hundert Nanomolar, etwa 100 Millionen seltener). Vielleicht ist die Anzahl der Ion-Ion-Kollisionen vernachlässigbar. Es gibt einen Engpass, in den eigentlichen Kanälen, aber dort treffen verschiedene Arten nicht aufeinander, weil jeder seine eigenen Kanäle hat.

Ein weiterer, sachlicherer Grund ist, dass das Modell unvollkommen ist und Unabhängigkeit eher ein Wunsch als eine vollständige Wahrheit ist. Zitat aus http://books.google.com/books?id=SmJoSwnwSh0C&lpg=PA353&ots=3fvI19Sk5Q&dq=ghk%20ion%20independence%20fails&pg=PA353#v=onepage&q&f=false : „Die reichhaltige Literatur darüber, wie Ionenkanäle die Das Unabhängigkeitsprinzip wird in Kapitel 14 von Hille (1991) besprochen, und einige spezifische Modelle werden im folgenden Kapitel untersucht.

Danke für diese schnelle Antwort, die bis zu einem gewissen Grad weiterhilft. Aber jetzt, wo ich eine Weile darüber nachgedacht habe... Wenn man davon ausgeht, dass die Wechselwirkungen zwischen Kationen vernachlässigbar sind und dass K+ daher diffundiert, "als ob Na+ nicht da wäre", würde das nicht auch bedeuten, dass innerhalb der Zelle K+ ist würde kaum diffundieren, weil... nun, sie interagieren nicht miteinander, kollidieren also kaum und diffundieren daher nicht?
Kaliumionen stoßen in Lösung so selten miteinander zusammen wie Natriumionen. Das Problem ist die Nettobewegung. Betrachtet man eine halbporöse Membran, die 1/10 der Ionen auftreffen lässt, gibt es keine Nettobewegung, wenn 10 Na-Ionen auf der einen Seite und 10 Na-Ionen auf der anderen Seite stolpern; auch nicht, wenn Sie 100 auf der einen Seite und 100 auf der anderen Seite haben. Aber es gibt eine vorhersagbare Bewegung, wenn eine Seite 10-mal mehr Na enthält als die andere Seite, unabhängig von absoluten Zahlen und unabhängig von der Anzahl der herumhängenden K-Ionen.
Hallo Nick, und nochmals vielen Dank, dass du dir die Zeit genommen hast, mir zu helfen! Ich glaube, ich verstehe endlich, was du meinst. Wollen Sie damit sagen, dass die Diffusion nur dadurch verursacht wird, wie viele Kaliumionen auf beiden Seiten auf den Kanal treffen? Das würde für mich Sinn machen... Ich habe mal schnell bei Wikipedia gesucht und festgestellt, dass es nach innen und nach außen gerichtete Kaliumkanäle gibt, so dass Kalium, das von außen auf die Membran trifft, auch in die Zelle fließen kann. Bei all dem hilft auch die Tatsache, dass es nach innen und nach außen gerichtete Kanäle gibt. Danke noch einmal!
Die Anzahl der Ionen, die sich in eine Richtung bewegen, hängt von der Anzahl der Ionen dieser Art ab. Wenn einer von Tausend das Loch trifft, wie die Bälle im Lotto, kommt es darauf an, wie viele Bälle man jongliert. Je mehr grüne Bälle aufprallen, desto mehr grüne Bälle passieren. Aber wir haben zwei Bewegungen. Die meisten Ionenkanäle ermöglichen einen gleichmäßigen Durchgang in beide Richtungen.
(Fortsetzung) Das GHK-Modell impliziert keine Richtungsselektivität. GHK unterscheidet nicht zwischen der Durchlässigkeit für das Hineinbewegen von K und der Durchlässigkeit für das Herausbewegen von K. (In Wirklichkeit ist diese Annahme nicht zu 100 % richtig. Gleichrichtende Kanäle unterscheiden zwischen Richtungen. Hier ist also ein weiterer Grund, warum GHK ein vereinfachtes Modell ist.)
(Fortsetzung) Die Nettobewegungen sind eine Bilanz aus zwei Bewegungen. Die Tatsache, dass wir das elektrische + osmotische Ungleichgewicht haben, führt dazu, dass Ionen X unter physiologischen Bedingungen netto in Richtung beispielsweise des Cytosols austreten. Aber im Labor, wo man mit Konzentrationen und Spannungen spielen kann, erlauben die meisten Ionen einen Netto-Rückfluss.
Danke Nick! Es ist jetzt alles viel klarer, sehr interessantes Thema, wie ich finde, viel interessanter, als sie es dir in einem Klassenzimmer zeigen!

Vielleicht übersehe ich hier etwas (und es ist nicht mein Fachgebiet), aber ...

die GHK-Formel enthält den Parameter Vm , der das Transmembranpotential ist. Dieser Parameter wird durch die intrazellulären und extrazellulären Konzentrationen aller Ionen bestimmt. Eine hohe externe Na + -Konzentration wird daher die Nettobewegung von K + beeinflussen .

Eine der Annahmen der GHK-Gleichung ist, dass die Ionen nicht direkt interagieren.

Hallo Alan, in der GHK-Formel ist die Bewegung von K+ unabhängig von den anderen Ionenkonzentrationen, Sie können dies sehen, indem Sie die Permeabilität aller anderen Ionen auf 0 setzen. Wenn das Ion nach dem GHK-Modell nicht passieren kann, wird es nicht passieren wirken sich auf die Membranspannung aus. Aber schau dir Nicks Antwort an!
Wie kommt es, dass die Ionendiffusion unabhängig von anderen Ionen ist?
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