Ionenverteilung: fertig? (zusammen mit Elektrodiffusion!!) (Zsm) Flashcards
Nernst Potential und Boltzmann-Verteilung
Geschlossenes system das durch eine semipermeable membran halbiert ist, mit A(nion)- und K(ation)+ ionen.
[Ionen eines komplett dissoziierte Salzes (zB KCl/NaCl)]
Eine Ionen(zB K+)-Sorte ist fähig die Membran zu passieren, um einen elektrischen gedienten aufzubauen. (nach Boltzmann-Verteilung)
Die elektrochemischen Potentiale beider membranseiten werden durch elektrodiffusion ausgeglichen.
wenn E = E_K (Nettodiffusion stoppt), dann mü_K1 = mü_K2
ElektrodiffusionPart1 Folie2
Standard Potential
Nernst Gleichung: V = 60mV × log[K_a/K_i] oder V=RT/F x ln (C_k1/ C_k2) = RT/F x ln(r) K_a: Kationen außen - K_i: Kationen innen
bei Anionen ist der bruch umgekehrt
-> Gleichgewichtspotential: beschreibt spannung bei der Strom = 0.
K-Gleichgewichtspotential
Spannung, bei der für einen bestimmten ionengradienten KEIN strom fließt
V = E_K
In [Volt]
Umgestellte Nernst Gleichung -> nach c_K1(außen)
c_K1 = c_K2 × e^[(-z_A × F × Delta psi)/ R × T]
Wenn membranpotential im GW
VZ werden durch ionenladung IN der zelle bestimmt
Strom/Spannungs-Kennlinie
Y-Achse: Strom I in [A]
X-Achse: Spannung E in [V]
E<0 : Zellinneres
E>0: Zelläußeres
bei [Na+]-Ionen!!!
Anschauen: VL 5 Folie4
Donnan Gleichgewicht
- beschreibt ungleiche verteilung von gelösten geladenen Ionen (proteinen), die sich einstellt, wenn eine semipermeable mebran für das lösungsmittel und einige, nicht aber alle in der lösung vorhandenen ionen durchlässig ist. in diesem fall verteilen sich die passierenden ionen auf beiden seiten der membran in unterschiedlicher konzentration. diese ungleichverteilung führt zu einer potentialdifferenz (Donnan-Pot./Spannung) und einer differenz des osmot. drucks (donnan-druck). das ausmaß der abweichung wird durch den donnan-koef. angegeben.
Donnan ratio
r = c_A_i/c_A_a = c_K_a/c_K_i > 1 = 0,5 × (z_p×c_2Pr/c_1K) +/- Wurzel[0,5 ×
(z_p×c_2Pr/c_1K)^2+1]
- Ratio = Ausmaß der Abweichung
- ungleiche Verteilung der passierenden Ionen auf beiden seiten der Membran zum ausgleich der Ladung von nichtpermeablen ionen
Donnan GW unter elektroneutralen Bedingungen
Bedeutung
Formel
Graph zur Darstellung der abhänigkeit von vom pH
r = Donnan-Ratio
Elektroneutralitätsbedingung:
je höher die Konz. z-fach geladener proteine in der zelle, desto größer ist r und desto ungleicher ist die verteilung der permeablen ionen.
Ladung des unpermeablen proteins muss ausgeglichen werden.
r = 0,5 × (z_p×c_2Pr/c_1K) +/- Wurzel[0,5 ×
(z_p×c_2Pr/c_1K)^2+1]
sehr stark vom pH Wert beeinflusst > bei neutralem pH = r sehr klein
(Graph siehe F7) Y: Donnan-Pot(deltaPhi)/ X: pH
in Kompartiment 1 nur permeable Ionen
in Kompartiment 2 permeable und Unpermeable ionen
Donnan Potential
donnan-ratio in nernst-gleichung:
Delta phi = RT/F × ln(r)
schwer bestimmbar, aufgrund der exsistenz von ionenpumpen
Anwesenheit von nicht permeablen Ionen kann zu großen konzentrationsunterschieden bei durchgelassenen Ionen führen
besser bezeichnet als donnanSPANNUNG
Graph siehe F7
Y: r
X: 0,5 × (z_p×c_2Pr/c_1K)
bei r= +/-1 -> 0,5 × (z_p×c_2Pr/c_1K) = 0
Übliche Ionenverteilung in lebenden Zellen und wichtige punkte
- ungleiche Ionenverteilung ist wichtig für das überleben der Zelle
- aufbau von ionengradienten durch membranpumpen (ATP-getrieben)/ionenkanäle
- bestimmte zellen haben spezielle ionenverteilung
Na+: mehr außen als innen
K+: mehr innen als außen
Was sagt uns eine I/E-Kennlinie die durch das Koordinatenzentrum geht?
bei [Na+]_außen = [Na+]_innen schneiden des Koordinatenzentrums der I/E-Kennlinien
Influx -Kurveist steiler, Efflux-Kurve flacher
Wie sieht eine I/E-Kennlinie aus bei [Na+]_außen/[Na+]_innen = 10/1?
hohes extrazelluläres [Na+] -> schneiden der x_Achse bei + 60mV (Nernst-Pot)
Wie wirkt sich ein größerer Widerstand auf eine I/E-Kennlinie aus?
je größer der Widerstand, desto flacher die Kennlinie
je weniger ohmsche Leitwerte, desto flacher die KL
Wie wirkt sich eine elektromotorische Kraft (Spannungsquelle) auf eine I/E-KL aus?
(Spannungsquelle: lange Line = + -> kurze = -)
je nach Ausrichtung der spannungsquelle
wenn + -> -, dann Leitwert -> E <0 / I>0
wenn Leitwert, dann +-> - -> E>0 / I<0
Zusammenhang zwischen Donnan-Pot und pH wert
starke Beeinflussung von r durch pH, da Proteine einen isoelktrischen Punkt besitzen (geänderte Landung bei pH-Wert Änderung)
bei neutralem pH -> kleines r
in lebenden Zellen sind nur H+ und Cl- (da sie nicht aktiv transportiert werden) nahe am DonnanPot
für andere Ionen schwer zu bestimmen, da Vorhandensein von Membranpumpen
