Bioelektryczność komórki- każda komórka posiada ujemny potencjał elektryczny który sama wytwarza.

 

Prąd elektryczny jest to uporządkowany przepływ ładunków elektrycznych. Nośnikami ładunków mogą być elektrony lub jony. W przewodnikach metalowych jest to przepływ elektronów – prądy elektryczne natomiast w układach biologicznych jest to strumień jonów- prądy jonowe.

Jon- atom lub cząsteczka posiadająca ładunek

Elektron- trwała cząstka elementarna będąca jednym z elementów atomu.(ma ładunek ujemny)

 

Natężenie prądu[i] jest to ilość ładunków przepływających w jednosce czasu przez poprzeczny przekrój przewodnika     i= Q/t   gdzie:  Q-ładunek    t- czas wynik jest w [A]- amperach

 

Gęstość prądu [j] jest to natężenie prądu przepływającego przez jednostkową powierzchnie prostopadłą do kierunku przepływu prądu   j=i/S  gdzie:  i- natężenie prądu   S-powierzchnia   wynik jest w A/m²

 

Czynniki powodujące przepływ jonów przez błony:

•         Różnice stężeń – zjawisko dyfuzji

•         Różnica potencjałów elektrycznych – zjawisko migracji

•         Różnica stężeń i różnica potencjałów elektrycznych – zjawisko elektrodyfuzii

 

Dyfuzja- jest to zjawisko spowodowane różnicą stężeń polegającej na samorzutnym przepływie cząstek z obszaru o wyższym stężeniu do obszaru o stężeniu niższym. Zachodzi zarówno dla cząstek naładowanych elektrycznie jak i obojętnych. Jest wynikiem termicznego ruchu molekuł. Proces ten trwa do momentu wyrównania stężeń. Jest wynikiem termicznego ruchu molekuł.

 

Strumień dyfuzji [J] jest to ilość jonów przechodzących w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni.  J=∆n/∆t

 

Dyfuzja przez błonę - Pierwsze prawo Flicka   J=P∆c   [J]- strumień dyfuzji  – różnica stężeń jonów  P- przepuszczalność błony

 

Przepuszczalność błony [P]- wielkość charakteryzująca przepuszczalność danego typu jonów; określa prędkość z jaką dany jon przechodzi prze błony. Wyraża się ona w m/s.  Przepuszczalność zależy od właściwości jonów i błony a więc od:

•         Rozmiaru i kształtu dyfundujących cząstek

•         Grubości i struktur błon

•         Lepkości środowiska

 

Elektodyfuzja: Strumień elektrodyfuzji jonów przez błonę jest proporcjonalna do różnic potencjałów

J₊= -P∆c+(c₊u₊z₊ F/d)∆V

J_-=-P∆c+(c_-u_-z_- F/d)∆V

Gdzie [J]- stężenie jonów (dodatnich lub ujemnych) [P∆c]- dyfuzja przez błone [c]- stęrzenie jonów [u] ??  [z]- wartościowość jonów  [F]- stała Foradaya  [d]- grubość błony  [∆V]- różnica potencjałów elektrycznych

 

Dyfuzyjny potencjał elektryczny powstaje wówczas gdy:

-występuje różnica stężeń jonów po obu stronach błony

-błona ma różną przepuszczalność dla tych jonów

 

Wartość potencjału dyfuzyjnego może być obliczona za pomocą wzoru wprowadzonego przez Hendersona:   V= P₊-P_-/P₊-P_-*RT/F*In*C₂/C₁

 

Jak powstaje potencjał elektryczny w komórce:

•         Za własności krytyczne komórki odpowiadają głównie jony potasy K⁺, sodu, Na⁺ i chloru

•         Stężenia tych jonów wewnątrz komórki są inne niż na zewnątrz

•         Przepuszczalność błony komórkowej dla każdego z tych jonów jest inna

Powstający pomiędzy wnętrzem a otoczeniem komórki elektryczny potencjał dyfuzyjny nazywa się potencjałem spoczynkowym.

 

 

Całkowity prąd płynący przez błonę [jc] jest równy sumie poszczególnych prądów jonowych

Jc= jK+ jNa+ jCl

 

Depolaryzacja- przejście z potencjału ujemnego na dodatni