विश्राम के समय न्यूरॉन की झिल्ली क्षमता बराबर होती है। कोशिका झिल्ली क्षमता, या विश्राम क्षमता

विषय की सामग्री की तालिका "एंडोसाइटोसिस। एक्सोसाइटोसिस। सेलुलर कार्यों का विनियमन।":
1. झिल्ली क्षमता और कोशिका आयतन पर Na/K पंप (सोडियम पोटेशियम पंप) का प्रभाव। स्थिर कोशिका आयतन.
2. झिल्ली परिवहन के लिए प्रेरक शक्ति के रूप में सोडियम (Na) सांद्रता प्रवणता।
3. एन्डोसाइटोसिस। एक्सोसाइटोसिस।
4. कोशिका के भीतर पदार्थों के परिवहन में प्रसार। एंडोसाइटोसिस और एक्सोसाइटोसिस में प्रसार का महत्व।
5. अंगक झिल्लियों में सक्रिय परिवहन।
6. कोशिका पुटिकाओं में परिवहन।
7. अंगकों के निर्माण और विनाश के माध्यम से परिवहन। माइक्रोफिलामेंट्स।
8. सूक्ष्मनलिकाएं। साइटोस्केलेटन की सक्रिय गतिविधियां।
9. एक्सॉन परिवहन। तेज़ अक्षतंतु परिवहन। धीमा अक्षतंतु परिवहन।
10. सेलुलर कार्यों का विनियमन. कोशिका झिल्ली पर विनियामक प्रभाव. झिल्ली क्षमता।
11. बाह्यकोशिकीय नियामक पदार्थ। सिनैप्टिक मध्यस्थ। स्थानीय रासायनिक एजेंट (हिस्टामाइन, वृद्धि कारक, हार्मोन, एंटीजन)।
12. दूसरे दूतों की भागीदारी के साथ इंट्रासेल्युलर संचार। कैल्शियम.
13. चक्रीय एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट, सीएमपी। सेल फ़ंक्शन के नियमन में सीएमपी।
14. इनोसिटोल फॉस्फेट "IF3"। इनोसिटॉल ट्राइफॉस्फेट। डायसाइलग्लिसरॉल।

झिल्ली क्षमता और कोशिका आयतन पर Na/K पंप (सोडियम पोटेशियम पंप) का प्रभाव। स्थिर कोशिका आयतन.

चावल। 1.9. कोशिका के अंदर और बाहर Na+, K+ और CI की सांद्रता दर्शाने वाला आरेखऔर कोशिका झिल्ली के माध्यम से इन आयनों के प्रवेश के लिए मार्ग (विशिष्ट आयन चैनलों के माध्यम से या Na/K पंप का उपयोग करके। इन एकाग्रता ग्रेडिएंट्स पर, संतुलन क्षमता E(Na), E(K) और E(Cl) बराबर हैं संकेतित लोगों के लिए, झिल्ली क्षमता Et = - 90 mV

चित्र में. 1.9 विभिन्न घटकों को दर्शाता है झिल्ली धाराऔर दिया इंट्रासेल्युलर आयन सांद्रताजो उनके अस्तित्व को सुनिश्चित करता है। पोटेशियम आयनों का एक बाहरी प्रवाह पोटेशियम चैनलों के माध्यम से देखा जाता है, क्योंकि झिल्ली क्षमता पोटेशियम आयनों के लिए संतुलन क्षमता की तुलना में थोड़ी अधिक विद्युत धनात्मक होती है। कुल सोडियम चैनल चालनपोटैशियम से बहुत कम, अर्थात्। विश्राम क्षमता पर सोडियम चैनल पोटेशियम चैनलों की तुलना में बहुत कम बार खुले होते हैं; हालाँकि, लगभग उतनी ही संख्या में सोडियम आयन कोशिका में प्रवेश करते हैं, जब पोटेशियम आयन कोशिका से बाहर निकलते हैं, क्योंकि सोडियम आयनों को कोशिका में फैलने के लिए बड़ी सांद्रता और संभावित ग्रेडिएंट की आवश्यकता होती है। Na/K पंप निष्क्रिय प्रसार धाराओं के लिए आदर्श मुआवजा प्रदान करता है, क्योंकि यह सोडियम आयनों को कोशिका से बाहर और पोटेशियम आयनों को उसमें स्थानांतरित करता है। इस प्रकार, पंप सेल के अंदर और बाहर स्थानांतरित किए गए चार्ज की संख्या में अंतर के कारण इलेक्ट्रोजेनिक है, जो ऑपरेशन की सामान्य गति पर, एक झिल्ली क्षमता बनाता है जो लगभग 10 एमवी अधिक इलेक्ट्रोनगेटिव है, अगर यह केवल इसके कारण बनता है निष्क्रिय आयन प्रवाह के लिए. परिणामस्वरूप, झिल्ली क्षमता पोटेशियम संतुलन क्षमता के करीब पहुंच जाती है, जिससे पोटेशियम आयनों का रिसाव कम हो जाता है। Na/K पंप गतिविधिविनियमित सोडियम आयनों की अंतःकोशिकीय सांद्रता. पंप की गति धीमी हो जाती है क्योंकि सेल से निकाले जाने वाले सोडियम आयनों की सांद्रता कम हो जाती है (चित्र 1.8), जिससे पंप संचालन और सेल में सोडियम आयनों का प्रवाह एक दूसरे को संतुलित करता है, जिससे सोडियम की इंट्रासेल्युलर सांद्रता बनी रहती है। आयन लगभग 10 mmol/L के स्तर पर।

के बीच संतुलन बनाए रखना पम्पिंग और निष्क्रिय झिल्ली धाराएँ, पोटेशियम और सोडियम आयनों के लिए चैनल प्रोटीन की तुलना में कई अधिक Na/K पंप अणुओं की आवश्यकता होती है। जब चैनल खुला होता है, तो कुछ मिलीसेकंड में हजारों आयन इससे होकर गुजरते हैं, और चूंकि चैनल आमतौर पर प्रति सेकंड कई बार खुलता है, इस दौरान कुल मिलाकर 105 से अधिक आयन इससे गुजरते हैं। एक एकल पंप प्रोटीन प्रति सेकंड कई सौ सोडियम आयनों को स्थानांतरित करता है, इसलिए प्लाज्मा झिल्ली में चैनल अणुओं की तुलना में लगभग 1000 गुना अधिक पंप अणु होने चाहिए। विश्राम के समय चैनल धाराओं के मापन से प्रति 1 µm2 झिल्ली में औसतन एक पोटेशियम और एक सोडियम खुला चैनल दिखा; इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि Na/K पंप के लगभग 1000 अणु एक ही स्थान में मौजूद होने चाहिए, यानी। उनके बीच की दूरी औसतन 34 एनएम है; पंप प्रोटीन का व्यास, चैनल प्रोटीन की तरह, 8-10 एनएम है। इस प्रकार, झिल्ली पंपिंग अणुओं से काफी सघन रूप से संतृप्त होती है।

यह तथ्य कि कोशिका में सोडियम आयनों का प्रवाह, ए पोटेशियम आयन - कोशिका सेपंप के संचालन द्वारा क्षतिपूर्ति का एक और परिणाम होता है, जो स्थिर आसमाटिक दबाव और निरंतर मात्रा का रखरखाव है। कोशिका के अंदर बड़े आयनों, मुख्य रूप से प्रोटीन (तालिका 1.1 में ए) की उच्च सांद्रता होती है, जो झिल्ली में प्रवेश करने में सक्षम नहीं होते हैं (या इसे बहुत धीरे से भेदते हैं) और इसलिए कोशिका के अंदर एक निश्चित घटक होते हैं। इन आयनों के आवेश को संतुलित करने के लिए समान संख्या में धनायनों की आवश्यकता होती है। करने के लिए धन्यवाद Na/K पंप की क्रियाये धनायन मुख्यतः पोटैशियम आयन हैं। उल्लेखनीय वृद्धि इंट्रासेल्युलर आयन सांद्रताकोशिका में सांद्रता प्रवणता के साथ सीएल के प्रवाह के कारण आयनों की सांद्रता में वृद्धि के साथ ही हो सकता है (तालिका 1.1), लेकिन झिल्ली क्षमता इसका प्रतिकार करती है। एक आवक सीएल धारा केवल तब तक देखी जाती है जब तक कि क्लोराइड आयनों के लिए संतुलन क्षमता तक नहीं पहुंच जाती; यह तब देखा जाता है जब क्लोरीन आयन ग्रेडिएंट पोटेशियम आयन ग्रेडिएंट के लगभग विपरीत होता है, क्योंकि क्लोरीन आयन नकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं। इस प्रकार, क्लोरीन आयनों की एक कम इंट्रासेल्युलर सांद्रता स्थापित की जाती है, जो पोटेशियम आयनों की कम बाह्यकोशिकीय सांद्रता के अनुरूप होती है। परिणामस्वरुप कोशिका में आयनों की कुल संख्या सीमित हो जाती है। यदि Na/K पंप अवरुद्ध होने पर झिल्ली क्षमता कम हो जाती है, उदाहरण के लिए एनोक्सिया के दौरान, तो क्लोराइड आयनों के लिए संतुलन क्षमता कम हो जाती है, और क्लोराइड आयनों की इंट्रासेल्युलर सांद्रता तदनुसार बढ़ जाती है। आवेशों के संतुलन को बहाल करते हुए, पोटेशियम आयन भी कोशिका में प्रवेश करते हैं; कोशिका में आयनों की कुल सांद्रता बढ़ जाती है, जिससे आसमाटिक दबाव बढ़ जाता है; यह पानी को कोशिका में जाने के लिए बाध्य करता है। कोशिका सूज जाती है। यह सूजन विवो में ऊर्जा की कमी की स्थितियों में देखी जाती है।

मानव शरीर में सोडियम का मुख्य शारीरिक कार्य बाह्य कोशिकीय द्रव की मात्रा को नियंत्रित करना है, जिससे रक्त की मात्रा और रक्तचाप का निर्धारण होता है। यह कार्य सीधे तौर पर सोडियम और द्रव चयापचय से संबंधित है। इसके अलावा, सोडियम हड्डी के ऊतकों के निर्माण, तंत्रिका आवेगों के संचालन आदि की प्रक्रिया में शामिल होता है।

चिकित्सा में, विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रोलाइट असंतुलन की स्थिति में, इस स्थिति के कारणों का पता लगाने के लिए, सोडियम की सांद्रता निर्धारित करने के लिए परीक्षण किए जाते हैं, साथ ही द्रव संतुलन (इसके सेवन और उत्सर्जन) की निगरानी की जाती है।

मानव शरीर में द्रव का द्रव्यमान लगभग 60% होता है, अर्थात 70 किलोग्राम वजन वाले व्यक्ति में लगभग 40 लीटर द्रव होता है, जिसमें से लगभग 25 लीटर कोशिकाओं (इंट्रासेल्युलर द्रव - सीएल) में होता है और 14 लीटर बाहर होता है। कोशिकाएं (बाह्यकोशिकीय द्रव - एक्स्ट्राक्यूओएल)। बाह्य कोशिकीय द्रव की कुल मात्रा में से, लगभग 3.5 लीटर रक्त प्लाज्मा (संवहनी प्रणाली के अंदर स्थित रक्त द्रव) द्वारा और लगभग 10.5 लीटर अंतरालीय द्रव (आईएफ) द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, जो कोशिकाओं के बीच ऊतकों में जगह भर देता है (चित्र 1 देखें)।

चित्र 1. 70 किलोग्राम वजन वाले वयस्क के शरीर में द्रव वितरण

शरीर में तरल पदार्थ की कुल मात्रा और डिब्बों के बीच इसके वितरण के निरंतर स्तर को बनाए रखने से सभी अंगों और प्रणालियों के पूर्ण कामकाज को सुनिश्चित करने में मदद मिलती है, जो निस्संदेह अच्छे स्वास्थ्य की कुंजी है। अंतःकोशिकीय द्रव और बाह्यकोशिकीय द्रव के बीच जल का आदान-प्रदान कोशिका झिल्ली के माध्यम से होता है। झिल्ली के दोनों किनारों पर द्रव समाधान की परासरणीयता इस विनिमय को सीधे प्रभावित करती है। आसमाटिक संतुलन की स्थिति के तहत, तरल गति नहीं करेगा, अर्थात, डिब्बों में इसकी मात्रा नहीं बदलेगी। एक स्वस्थ व्यक्ति में, अंतःकोशिकीय द्रव और रक्त प्लाज्मा (बाह्यकोशिकीय द्रव) की परासरणता लगभग 80-295 mOsmol/kg पर बनी रहती है।

बाह्य कोशिकीय द्रव मात्रा के नियमन में सोडियम की भूमिका

ऑस्मोलैरिटी 1 लीटर घोल में सभी गतिज कणों की सांद्रता का योग है, अर्थात यह घुले हुए आयनों की कुल सांद्रता पर निर्भर करता है। मानव शरीर में, ऑस्मोलैरिटी इलेक्ट्रोलाइट्स द्वारा निर्धारित की जाती है, क्योंकि तरल मीडिया (इंट्रा- और बाह्य तरल पदार्थ) में आयन अन्य विघटित घटकों की तुलना में अपेक्षाकृत उच्च सांद्रता में होते हैं। चित्र 2 अंतःकोशिकीय और बाह्यकोशिकीय तरल पदार्थों के बीच इलेक्ट्रोलाइट्स के वितरण को दर्शाता है।

चित्र 2. अंतःकोशिकीय और बाह्यकोशिकीय तरल पदार्थों में घुले हुए घटकों की सांद्रता

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि मोनोवालेंट आयनों (पोटेशियम, सोडियम) के लिए meq/l = mmol/l, और द्विसंयोजक आयनों के लिए, mmol/l की संख्या की गणना करने के लिए, meq को 2 से विभाजित किया जाना चाहिए।

चित्र का बायां भाग (एक्स-क्यूएफ) रक्त प्लाज्मा की संरचना को दर्शाता है, जो संरचना में अंतरालीय द्रव के समान है (कम प्रोटीन सांद्रता और उच्च क्लोराइड सांद्रता को छोड़कर)

यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि रक्त प्लाज्मा में सोडियम सांद्रता बाह्य कोशिकीय द्रव की मात्रा और, परिणामस्वरूप, रक्त की मात्रा का एक निर्धारित संकेतक है।

बाह्य कोशिकीय द्रव में सोडियम की मात्रा अधिक और पोटैशियम की मात्रा कम होती है। इसके विपरीत, कोशिकाओं में थोड़ा सोडियम होता है - मुख्य इंट्रासेल्युलर धनायन पोटेशियम है। बाह्यकोशिकीय और अंतःकोशिकीय तरल पदार्थों में इलेक्ट्रोलाइट्स की सांद्रता में यह अंतर सोडियम-पोटेशियम पंप (पंप) की भागीदारी के साथ सक्रिय आयन परिवहन के तंत्र द्वारा बनाए रखा जाता है (चित्र 3 देखें)।

चित्र 3. QoL और अतिरिक्त QoL में सोडियम और पोटेशियम सांद्रता बनाए रखना

सोडियम-पोटेशियम पंप, कोशिका झिल्ली पर स्थानीयकृत, एक ऊर्जा-स्वतंत्र प्रणाली है जो सभी प्रकार की कोशिकाओं में पाई जाती है। इस प्रणाली के लिए धन्यवाद, पोटेशियम आयनों के बदले में सोडियम आयनों को कोशिकाओं से हटा दिया जाता है। ऐसी परिवहन प्रणाली के बिना, पोटेशियम और सोडियम आयन कोशिका झिल्ली के माध्यम से निष्क्रिय प्रसार की स्थिति में रहेंगे, जिसके परिणामस्वरूप बाह्य और अंतःकोशिकीय तरल पदार्थों के बीच आयनिक संतुलन होगा।

कोशिका से सोडियम आयनों के सक्रिय परिवहन के कारण बाह्य कोशिकीय द्रव की उच्च परासरणता सुनिश्चित होती है, जो बाह्य कोशिकीय द्रव में उनकी उच्च सामग्री सुनिश्चित करती है। इस तथ्य को देखते हुए कि ऑस्मोलैरिटी ईसीएफ और सीएल के बीच द्रव के वितरण को प्रभावित करती है, इसलिए, बाह्य कोशिकीय द्रव की मात्रा सीधे सोडियम एकाग्रता पर निर्भर होती है।

जल संतुलन का विनियमन

मानव शरीर में तरल पदार्थ का सेवन इसके निष्कासन के लिए पर्याप्त होना चाहिए, अन्यथा ओवरहाइड्रेशन या निर्जलीकरण हो सकता है। विषाक्त पदार्थों (चयापचय के दौरान शरीर में बनने वाले विषाक्त पदार्थ) के उत्सर्जन (निष्कासन) के लिए, गुर्दे को प्रतिदिन कम से कम 500 मिलीलीटर मूत्र का उत्सर्जन करना चाहिए। इस मात्रा में आपको 400 मिलीलीटर तरल पदार्थ मिलाना होगा, जो सांस लेने के दौरान फेफड़ों के माध्यम से प्रतिदिन उत्सर्जित होता है, 500 मिलीलीटर - त्वचा के माध्यम से उत्सर्जित होता है, और 100 मिलीलीटर - मल के साथ। परिणामस्वरूप, मानव शरीर प्रतिदिन औसतन 1500 मिलीलीटर (1.5 लीटर) तरल पदार्थ खो देता है।

ध्यान दें कि मानव शरीर में प्रतिदिन चयापचय की प्रक्रिया में (चयापचय के उप-उत्पाद के परिणामस्वरूप) लगभग 400 मिलीलीटर पानी संश्लेषित होता है। इस प्रकार, जल संतुलन का न्यूनतम स्तर बनाए रखने के लिए, शरीर को प्रति दिन कम से कम 1100 मिलीलीटर पानी मिलना चाहिए। वास्तव में, आने वाले तरल पदार्थ की दैनिक मात्रा अक्सर निर्दिष्ट न्यूनतम स्तर से अधिक हो जाती है, जबकि गुर्दे, जल संतुलन को विनियमित करने की प्रक्रिया में, अतिरिक्त तरल पदार्थ को निकालने का उत्कृष्ट काम करते हैं।

अधिकांश लोगों के लिए, औसत दैनिक मूत्र मात्रा लगभग 1200-1500 मिलीलीटर है। यदि आवश्यक हो, तो गुर्दे काफी अधिक मूत्र का उत्पादन कर सकते हैं।

रक्त प्लाज्मा ऑस्मोलैरिटी शरीर में तरल पदार्थ के प्रवाह और मूत्र के निर्माण और उत्सर्जन की प्रक्रिया से जुड़ी होती है। उदाहरण के लिए, यदि द्रव हानि को पर्याप्त रूप से प्रतिस्थापित नहीं किया जाता है, तो बाह्य कोशिकीय द्रव की मात्रा कम हो जाती है और ऑस्मोलैरिटी बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप शरीर की कोशिकाओं से बाह्य कोशिकीय द्रव में द्रव का प्रवाह बढ़ जाता है, जिससे इसकी ऑस्मोलैरिटी और मात्रा आवश्यक स्तर पर बहाल हो जाती है। हालाँकि, तरल पदार्थ का ऐसा आंतरिक वितरण केवल सीमित समय के लिए ही प्रभावी होता है, क्योंकि इस प्रक्रिया से कोशिकाओं का निर्जलीकरण (निर्जलीकरण) हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप शरीर को बाहर से अधिक तरल पदार्थ की आवश्यकता होती है।

चित्र 4 शरीर में तरल पदार्थ की कमी के प्रति शारीरिक प्रतिक्रिया को योजनाबद्ध रूप से दर्शाता है।

चित्र 4. शरीर में सामान्य जल संतुलन बनाए रखना हाइपोथैलेमिक-पिट्यूटरी प्रणाली, प्यास की भावना, एंटीडाययूरेटिक हार्मोन के पर्याप्त संश्लेषण और गुर्दे की पूर्ण कार्यप्रणाली द्वारा नियंत्रित होता है।

जब शरीर में तरल पदार्थ की कमी होती है, तो हाई-ऑस्मोलर रक्त प्लाज्मा हाइपोथैलेमस से प्रवाहित होता है, जिसमें ऑस्मोरसेप्टर (विशेष कोशिकाएं) प्लाज्मा की स्थिति का विश्लेषण करती हैं और स्राव को उत्तेजित करके ऑस्मोलैरिटी को कम करने के तंत्र को ट्रिगर करने का संकेत देती हैं। पिट्यूटरी ग्रंथि में एंटीडाययूरेटिक हार्मोन (एडीएच) और प्यास की भावना का उद्भव। प्यास लगने पर व्यक्ति बाहर से पेय या पानी पीकर तरल पदार्थ की कमी की भरपाई करने की कोशिश करता है। एंटीडाययूरेटिक हार्मोन किडनी के कार्य को प्रभावित करता है, जिससे शरीर से तरल पदार्थ को बाहर निकलने से रोका जा सकता है। एडीएच गुर्दे की एकत्रित नलिकाओं और दूरस्थ नलिकाओं से तरल पदार्थ के बढ़े हुए पुनर्अवशोषण (पुनर्अवशोषण) को बढ़ावा देता है, जिसके परिणामस्वरूप अपेक्षाकृत कम मात्रा में उच्च सांद्रता वाले मूत्र का उत्पादन होता है। रक्त प्लाज्मा में इन परिवर्तनों के बावजूद, आधुनिक नैदानिक ​​विश्लेषक हेमोलिसिस की डिग्री का आकलन कर सकते हैं और हेमोलाइज्ड रक्त नमूनों के प्लाज्मा में पोटेशियम के वास्तविक स्तर को माप सकते हैं।

जब बड़ी मात्रा में द्रव शरीर में प्रवेश करता है, तो बाह्य कोशिकीय द्रव की परासरणीयता कम हो जाती है। इस मामले में, हाइपोथैलेमस में ऑस्मोरसेप्टर्स की कोई उत्तेजना नहीं होती है - व्यक्ति को प्यास की भावना का अनुभव नहीं होता है और एंटीडाययूरेटिक हार्मोन का स्तर नहीं बढ़ता है। अत्यधिक जल भार को रोकने के लिए, गुर्दे में बड़ी मात्रा में पतला मूत्र बनता है।

ध्यान दें कि लगभग 8000 मिलीलीटर (8 लीटर) तरल पदार्थ गैस्ट्रिक, आंतों और अग्नाशयी रस, पित्त और लार के रूप में प्रतिदिन जठरांत्र संबंधी मार्ग में प्रवेश करता है। सामान्य परिस्थितियों में, इस तरल पदार्थ का लगभग 99% पुनः अवशोषित हो जाता है और केवल 100 मिलीलीटर मल में उत्सर्जित होता है। हालाँकि, इन स्रावों में निहित जल संरक्षण कार्य में व्यवधान से जल असंतुलन हो सकता है, जो पूरे शरीर में गंभीर विकारों का कारण बनेगा।

आइए एक बार फिर मानव शरीर में जल संतुलन के सामान्य नियमन को प्रभावित करने वाले कारकों पर ध्यान दें:

• प्यास लग रही है(प्यास प्रकट होने के लिए व्यक्ति को जागरूक होना चाहिए)
• पिट्यूटरी ग्रंथि और हाइपोथैलेमस का पूर्ण कामकाज
• पूर्ण किडनी कार्य
• जठरांत्र संबंधी मार्ग का पूर्ण कामकाज

सोडियम संतुलन का विनियमन

शरीर के सामान्य कामकाज और स्वास्थ्य के लिए, सोडियम संतुलन बनाए रखना उतना ही महत्वपूर्ण है जितना पानी का संतुलन बनाए रखना। सामान्य अवस्था में, वयस्क मानव शरीर में लगभग 3000 mmol सोडियम होता है। अधिकांश सोडियम बाह्यकोशिकीय द्रव में निहित होता है: रक्त प्लाज्मा और अंतरालीय द्रव (उनमें सोडियम सांद्रता लगभग 140 mmol/l है)।

दैनिक सोडियम हानि कम से कम 10 mmol/l है। शरीर में सामान्य संतुलन बनाए रखने के लिए, इन नुकसानों की भरपाई की जानी चाहिए। आहार के माध्यम से, लोगों को शरीर की आवश्यकता से कहीं अधिक सोडियम प्राप्त होता है (भोजन के साथ, आमतौर पर नमकीन मसाले के रूप में, एक व्यक्ति को प्रतिदिन औसतन 100-200 mmol सोडियम प्राप्त होता है)। हालाँकि, सोडियम सेवन में व्यापक परिवर्तनशीलता के बावजूद, गुर्दे का विनियमन यह सुनिश्चित करता है कि अतिरिक्त सोडियम मूत्र में उत्सर्जित हो, जिससे शारीरिक संतुलन बना रहे।

गुर्दे के माध्यम से सोडियम के उत्सर्जन (निष्कासन) की प्रक्रिया सीधे जीएफआर (ग्लोमेरुलर निस्पंदन दर) पर निर्भर करती है। उच्च ग्लोमेरुलर निस्पंदन दर शरीर में उत्सर्जित सोडियम की मात्रा को बढ़ाती है, और कम जीएफआर दर इसमें देरी करती है। ग्लोमेरुलस द्वारा फ़िल्टर किया गया लगभग 95-99% सोडियम सक्रिय रूप से पुन: अवशोषित हो जाता है क्योंकि मूत्र समीपस्थ घुमावदार नलिका से गुजरता है। जब तक अल्ट्राफिल्ट्रेट दूरस्थ घुमावदार नलिका में प्रवेश करता है, तब तक ग्लोमेरुली में पहले से ही फ़िल्टर किए गए सोडियम की मात्रा 1-5% होती है। शेष सोडियम मूत्र में उत्सर्जित होता है या रक्त में पुन: अवशोषित हो जाता है, यह सीधे रक्त में अधिवृक्क हार्मोन एल्डोस्टेरोन की सांद्रता पर निर्भर करता है।

एल्डोस्टीरोनहाइड्रोजन या पोटेशियम आयनों के बदले में सोडियम के पुनर्अवशोषण को बढ़ाता है, जिससे गुर्दे की दूरस्थ नलिकाओं की कोशिकाएं प्रभावित होती हैं। अर्थात्, रक्त में उच्च एल्डोस्टेरोन स्तर की स्थिति में, शेष सोडियम का अधिकांश भाग पुन: अवशोषित हो जाता है; कम सांद्रता में, सोडियम बड़ी मात्रा में मूत्र में उत्सर्जित होता है।

चित्र 5.

एल्डोस्टेरोन उत्पादन की प्रक्रिया को नियंत्रित करता है (चित्र 5 देखें)। रेनिन- एक एंजाइम जो वृक्क ग्लोमेरुली के माध्यम से रक्त के प्रवाह में कमी के जवाब में जक्सटाग्लोमेरुलर तंत्र की कोशिकाओं में गुर्दे द्वारा निर्मित होता है। चूंकि गुर्दे के रक्त प्रवाह की दर, अन्य अंगों के माध्यम से रक्त प्रवाह की तरह, रक्त की मात्रा पर निर्भर करती है, और इसलिए रक्त में सोडियम की एकाग्रता पर, प्लाज्मा सोडियम का स्तर कम होने पर गुर्दे में रेनिन स्राव बढ़ जाता है।

रेनिन के लिए धन्यवाद, प्रोटीन का एंजाइमेटिक ब्रेकडाउन, जिसे के रूप में भी जाना जाता है रेनिन सब्सट्रेट. इस बंटवारे का एक उत्पाद है एंजियोटेनसिनमैं- एक पेप्टाइड जिसमें 10 अमीनो एसिड होते हैं।

एक अन्य एंजाइम है ACE ( एंजियोटेनसिन परिवर्तित एंजाइम), जो मुख्य रूप से फेफड़ों में संश्लेषित होता है। चयापचय के दौरान, एसीई एंजियोटेंसिन I से दो अमीनो एसिड को अलग करता है, जिससे ऑक्टोपेप्टाइड - हार्मोन एंजियोटेंसिन II का निर्माण होता है। .

एंजियोटेनसिनद्वितीयशरीर के लिए बहुत महत्वपूर्ण गुण हैं:

• वाहिकासंकीर्णन- रक्त वाहिकाओं का संकुचन, जो रक्तचाप बढ़ाता है और सामान्य गुर्दे के रक्त प्रवाह को बहाल करता है
• एल्डोस्टेरोन उत्पादन को उत्तेजित करता हैअधिवृक्क प्रांतस्था की कोशिकाओं में, जिससे सोडियम पुनर्अवशोषण सक्रिय होता है, जो गुर्दे के माध्यम से सामान्य रक्त प्रवाह और शरीर में कुल रक्त मात्रा को बहाल करने में मदद करता है।

जब रक्त की मात्रा और रक्तचाप बढ़ता है, तो हृदय कोशिकाएं एक हार्मोन स्रावित करती हैं जो एल्डोस्टेरोन प्रतिपक्षी है - एएनपी ( एट्रियल नट्रिउरेटिक पेप्टाइट, या पीएनपी)। एएनपी गुर्दे की दूरस्थ नलिकाओं में सोडियम पुनर्अवशोषण को कम करने में मदद करता है, जिससे मूत्र में इसका उत्सर्जन बढ़ जाता है। अर्थात्, "फीडबैक" प्रणाली शरीर में सोडियम संतुलन का स्पष्ट विनियमन सुनिश्चित करती है।

विशेषज्ञों का कहना है कि प्रतिदिन लगभग 1,500 mmol सोडियम गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट के माध्यम से मानव शरीर में प्रवेश करता है। मल में उत्सर्जित लगभग 10 mmol सोडियम पुनः अवशोषित हो जाता है। जठरांत्र संबंधी मार्ग की शिथिलता की स्थिति में, पुनः अवशोषित सोडियम की मात्रा कम हो जाती है, जिससे शरीर में इसकी कमी हो जाती है। जब वृक्क क्षतिपूर्ति तंत्र ख़राब हो जाता है, तो इस कमी के लक्षण दिखाई देने लगते हैं।

शरीर में सामान्य सोडियम संतुलन बनाए रखना 3 मुख्य कारकों पर निर्भर करता है:

• किडनी कार्य करती है
• एल्डोस्टेरोन स्राव
• जठरांत्र संबंधी मार्ग की कार्यप्रणाली

पोटैशियम

पोटेशियम तंत्रिका आवेगों के संचालन, मांसपेशियों के संकुचन की प्रक्रिया में शामिल है, और कई एंजाइमों की क्रिया सुनिश्चित करता है। मानव शरीर में औसतन 3000 mmol पोटैशियम होता है, जिसका अधिकांश भाग कोशिकाओं में पाया जाता है। रक्त प्लाज्मा में पोटेशियम सांद्रता लगभग 0.4% है। यद्यपि रक्त में इसकी सांद्रता को मापा जा सकता है, लेकिन परीक्षण के परिणाम शरीर में कुल पोटेशियम सामग्री को निष्पक्ष रूप से प्रतिबिंबित नहीं करेंगे। हालांकि, पोटेशियम के समग्र संतुलन को बनाए रखने के लिए, रक्त प्लाज्मा में इस तत्व की एकाग्रता के वांछित स्तर को बनाए रखना आवश्यक है।

पोटेशियम संतुलन का विनियमन

शरीर प्रतिदिन मल, मूत्र और उसके बाद कम से कम 40 mmol पोटेशियम खो देता है। आवश्यक पोटेशियम संतुलन बनाए रखने के लिए इन नुकसानों की भरपाई की आवश्यकता होती है। एक आहार जिसमें सब्जियाँ, फल, मांस और ब्रेड शामिल हैं, प्रति दिन लगभग 100 mmol पोटेशियम प्रदान करता है। आवश्यक संतुलन सुनिश्चित करने के लिए, अतिरिक्त पोटेशियम मूत्र में उत्सर्जित होता है। पोटेशियम के निस्पंदन की प्रक्रिया, सोडियम की तरह, वृक्क ग्लोमेरुली में होती है (एक नियम के रूप में, यह वृक्क नलिकाओं के समीपस्थ (प्रारंभिक) भाग में पुन: अवशोषित हो जाती है। एकत्रित ग्लोमेरुली और डिस्टल नलिकाओं में बारीक विनियमन होता है (पोटेशियम को पुन: अवशोषित किया जा सकता है) या सोडियम आयनों के बदले में स्रावित होता है)।

रेनिन-एंजियोटेंसिन-एल्डोस्टेरोन प्रणाली सोडियम-पोटेशियम चयापचय को नियंत्रित करती है, या बल्कि इसे उत्तेजित करती है (एल्डोस्टेरोन सोडियम पुनर्अवशोषण और मूत्र में पोटेशियम उत्सर्जन की प्रक्रिया को ट्रिगर करता है)।

इसके अलावा, मूत्र में उत्सर्जित पोटेशियम की मात्रा शारीरिक सामान्य सीमा के भीतर रक्त के एसिड-बेस बैलेंस (पीएच) को विनियमित करने में गुर्दे के कार्य द्वारा निर्धारित की जाती है। उदाहरण के लिए, रक्त ऑक्सीकरण को रोकने के लिए एक तंत्र मूत्र में शरीर से अतिरिक्त हाइड्रोजन आयनों को निकालना है (यह दूरस्थ वृक्क नलिकाओं में सोडियम आयनों के लिए हाइड्रोजन आयनों के आदान-प्रदान से होता है)। इस प्रकार, एसिडोसिस में, पोटेशियम के लिए कम सोडियम का आदान-प्रदान किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप गुर्दे कम पोटेशियम उत्सर्जित करते हैं। एसिड-बेस स्थिति और पोटेशियम के बीच बातचीत के अन्य तरीके हैं।

सामान्य परिस्थितियों में, लगभग 60 mmol पोटेशियम गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट में जारी किया जाता है, जहां इसका अधिकांश भाग पुन: अवशोषित हो जाता है (शरीर मल में लगभग 10 mmol पोटेशियम खो देता है)। जठरांत्र संबंधी मार्ग की शिथिलता के मामले में, पुनर्अवशोषण तंत्र बाधित हो जाता है, जिससे पोटेशियम की कमी हो सकती है।

कोशिका झिल्लियों में पोटेशियम का परिवहन

बाह्यकोशिकीय द्रव में कम पोटेशियम सांद्रता और अंतःकोशिकीय द्रव में उच्च पोटेशियम सांद्रता को सोडियम-पोटेशियम पंप द्वारा नियंत्रित किया जाता है। इस तंत्र का अवरोध (निषेध) या उत्तेजना (तीव्रता) रक्त प्लाज्मा में पोटेशियम की एकाग्रता को प्रभावित करता है, क्योंकि बाह्य और अंतःकोशिकीय तरल पदार्थों में सांद्रता का अनुपात बदल जाता है। ध्यान दें कि कोशिका झिल्ली से गुजरते समय हाइड्रोजन आयन पोटेशियम आयनों के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं, यानी रक्त प्लाज्मा में पोटेशियम का स्तर एसिड-बेस संतुलन को प्रभावित करता है।

रक्त प्लाज्मा में पोटेशियम की सांद्रता में उल्लेखनीय कमी या वृद्धि पूरे शरीर में इस तत्व की कमी या अधिकता का संकेत नहीं देती है - यह अतिरिक्त और इंट्रासेल्युलर पोटेशियम के आवश्यक संतुलन के उल्लंघन का संकेत दे सकती है।

रक्त प्लाज्मा में पोटेशियम सांद्रता का विनियमन निम्नलिखित कारकों के कारण होता है:

• भोजन से पोटेशियम का सेवन
• किडनी कार्य करती है
• जठरांत्र संबंधी मार्ग के कार्य
• एल्डोस्टेरोन उत्पादन
• एसिड बेस संतुलन
• सोडियम-पोटेशियम पंप

कोशिका की बाहरी सतह और उसके विश्राम अवस्था में साइटोप्लाज्म के बीच लगभग 0.06-0.09 V का संभावित अंतर होता है, और कोशिका की सतह साइटोप्लाज्म के संबंध में इलेक्ट्रोपोज़िटिव रूप से चार्ज होती है। इस संभावित अंतर को कहा जाता है विराम विभवया झिल्ली क्षमता. विश्राम क्षमता का सटीक माप केवल इंट्रासेल्युलर वर्तमान जल निकासी के लिए डिज़ाइन किए गए माइक्रोइलेक्ट्रोड, बहुत शक्तिशाली एम्पलीफायरों और संवेदनशील रिकॉर्डिंग उपकरणों - ऑसिलोस्कोप की मदद से संभव है।

माइक्रोइलेक्ट्रोड (चित्र 67, 69) एक पतली कांच की केशिका है, जिसकी नोक का व्यास लगभग 1 माइक्रोन है। यह केशिका खारा घोल से भरी होती है, एक धातु इलेक्ट्रोड को इसमें डुबोया जाता है और एक एम्पलीफायर और एक ऑसिलोस्कोप (छवि 68) से जोड़ा जाता है। जैसे ही माइक्रोइलेक्ट्रोड कोशिका को ढकने वाली झिल्ली को छेदता है, ऑसिलोस्कोप किरण अपनी मूल स्थिति से नीचे विक्षेपित हो जाती है और एक नए स्तर पर स्थापित हो जाती है। यह कोशिका झिल्ली की बाहरी और आंतरिक सतहों के बीच संभावित अंतर की उपस्थिति को इंगित करता है।

विश्राम क्षमता की उत्पत्ति को तथाकथित झिल्ली-आयन सिद्धांत द्वारा पूरी तरह से समझाया गया है। इस सिद्धांत के अनुसार, सभी कोशिकाएँ एक झिल्ली से ढकी होती हैं जो विभिन्न आयनों के लिए असमान रूप से पारगम्य होती है। इस संबंध में, कोशिका के अंदर साइटोप्लाज्म में सतह की तुलना में 30-50 गुना अधिक पोटेशियम आयन, 8-10 गुना कम सोडियम आयन और 50 गुना कम क्लोरीन आयन होते हैं। आराम की स्थिति में, कोशिका झिल्ली सोडियम आयनों की तुलना में पोटेशियम आयनों के लिए अधिक पारगम्य होती है। साइटोप्लाज्म से कोशिका की सतह तक सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए पोटेशियम आयनों का प्रसार झिल्ली की बाहरी सतह को सकारात्मक चार्ज देता है।

इस प्रकार, आराम की स्थिति में कोशिका की सतह एक सकारात्मक चार्ज रखती है, जबकि झिल्ली का आंतरिक भाग क्लोरीन आयनों, अमीनो एसिड और अन्य बड़े कार्बनिक आयनों के कारण नकारात्मक चार्ज हो जाता है जो व्यावहारिक रूप से झिल्ली में प्रवेश नहीं करते हैं (चित्र 70)। ).

संभावित कार्रवाई

यदि तंत्रिका या मांसपेशी फाइबर का एक खंड पर्याप्त रूप से मजबूत उत्तेजना के संपर्क में आता है, तो इस खंड में उत्तेजना होती है, जो झिल्ली क्षमता के तेजी से दोलन में प्रकट होती है और कहलाती है संभावित कार्रवाई.

ऐक्शन पोटेंशिअल को या तो फाइबर की बाहरी सतह (बाह्यकोशिकीय लेड) पर लगाए गए इलेक्ट्रोड या साइटोप्लाज्म (इंट्रासेल्युलर लेड) में डाले गए माइक्रोइलेक्ट्रोड का उपयोग करके रिकॉर्ड किया जा सकता है।

बाह्यकोशिकीय अपहरण के साथ, कोई यह पा सकता है कि बहुत ही कम अवधि के लिए उत्तेजित क्षेत्र की सतह, जिसे एक सेकंड के हजारवें हिस्से में मापा जाता है, आराम क्षेत्र के संबंध में विद्युतीय रूप से चार्ज हो जाती है।

ऐक्शन पोटेंशिअल के घटित होने का कारण झिल्ली की आयनिक पारगम्यता में परिवर्तन है। चिढ़ होने पर कोशिका झिल्ली की सोडियम आयनों के प्रति पारगम्यता बढ़ जाती है। सोडियम आयन कोशिका में प्रवेश करते हैं क्योंकि, सबसे पहले, वे सकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं और इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों द्वारा अंदर की ओर खींचे जाते हैं, और दूसरी बात, कोशिका के अंदर उनकी सांद्रता कम होती है। विश्राम के समय, कोशिका झिल्ली सोडियम आयनों के लिए खराब रूप से पारगम्य थी। जलन ने झिल्ली की पारगम्यता को बदल दिया है, और कोशिका के बाहरी वातावरण से साइटोप्लाज्म में सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए सोडियम आयनों का प्रवाह कोशिका से बाहर तक पोटेशियम आयनों के प्रवाह से काफी अधिक है। परिणामस्वरूप, झिल्ली की आंतरिक सतह सकारात्मक रूप से चार्ज हो जाती है, और बाहरी सतह सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए सोडियम आयनों के नुकसान के कारण नकारात्मक चार्ज हो जाती है। इस समय ऐक्शन पोटेंशिअल का शिखर रिकॉर्ड किया जाता है।

सोडियम आयनों के लिए झिल्ली पारगम्यता में वृद्धि बहुत कम समय तक रहती है। इसके बाद, कोशिका में कमी की प्रक्रियाएँ होती हैं, जिससे यह तथ्य सामने आता है कि सोडियम आयनों के लिए झिल्ली की पारगम्यता फिर से कम हो जाती है, और पोटेशियम आयनों के लिए बढ़ जाती है। चूंकि पोटेशियम आयन भी सकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं, जब वे कोशिका छोड़ते हैं, तो वे कोशिका के बाहर और अंदर के बीच मूल संबंध को बहाल करते हैं।

बार-बार उत्तेजना के दौरान कोशिका के अंदर सोडियम आयनों का संचय नहीं होता है क्योंकि "सोडियम पंप" नामक एक विशेष जैव रासायनिक तंत्र की कार्रवाई के कारण सोडियम आयन लगातार इससे बाहर निकलते रहते हैं। "सोडियम-पोटेशियम पंप" का उपयोग करके पोटेशियम आयनों के सक्रिय परिवहन का भी प्रमाण है।

इस प्रकार, झिल्ली-आयन सिद्धांत के अनुसार, कोशिका झिल्ली की चयनात्मक पारगम्यता बायोइलेक्ट्रिक घटना की उत्पत्ति में निर्णायक महत्व रखती है, जो सतह पर और कोशिका के अंदर अलग-अलग आयनिक संरचना को निर्धारित करती है, और, परिणामस्वरूप, अलग-अलग आवेश को निर्धारित करती है। ये सतहें. यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि झिल्ली-आयन सिद्धांत के कई प्रावधान अभी भी बहस योग्य हैं और उन्हें और विकास की आवश्यकता है।

खोज का इतिहास

1902 में, जूलियस बर्नस्टीन ने एक परिकल्पना सामने रखी जिसके अनुसार कोशिका झिल्ली K+ आयनों को कोशिका में प्रवेश करने की अनुमति देती है, और वे साइटोप्लाज्म में जमा हो जाते हैं। पोटेशियम इलेक्ट्रोड के लिए नर्नस्ट समीकरण का उपयोग करके आराम संभावित मूल्य की गणना मांसपेशी सार्कोप्लाज्म और पर्यावरण के बीच मापा क्षमता के साथ संतोषजनक ढंग से मेल खाती है, जो लगभग -70 एमवी थी।

यू. बर्नस्टीन के सिद्धांत के अनुसार, जब कोई कोशिका उत्तेजित होती है, तो उसकी झिल्ली क्षतिग्रस्त हो जाती है, और K + आयन एक सांद्रता प्रवणता के साथ कोशिका से बाहर निकलते हैं जब तक कि झिल्ली क्षमता शून्य नहीं हो जाती। झिल्ली फिर अपनी अखंडता को बहाल करती है और क्षमता आराम करने वाले संभावित स्तर पर लौट आती है। यह दावा, जो कार्रवाई क्षमता से संबंधित है, 1939 में हॉजकिन और हक्सले द्वारा खंडन किया गया था।

आराम करने की क्षमता के बारे में बर्नस्टीन के सिद्धांत की पुष्टि केनेथ स्टीवर्ट कोल ने की थी, जिसे कभी-कभी गलती से के.सी. लिखा जाता था। कोल, अपने उपनाम केसी ("केसी") के कारण। पीपी और पीडी को कोल और कर्टिस, 1939 के एक प्रसिद्ध चित्रण में दर्शाया गया है। यह चित्र बायोफिजिकल सोसायटी के मेम्ब्रेन बायोफिजिक्स ग्रुप का प्रतीक बन गया (चित्रण देखें)।

सामान्य प्रावधान

झिल्ली में संभावित अंतर बनाए रखने के लिए, यह आवश्यक है कि कोशिका के अंदर और बाहर विभिन्न आयनों की सांद्रता में एक निश्चित अंतर हो।

कंकाल की मांसपेशी कोशिका और बाह्य कोशिकीय वातावरण में आयन सांद्रता

अधिकांश न्यूरॉन्स की विश्राम क्षमता −60 mV - −70 mV के क्रम पर होती है। गैर-उत्तेजक ऊतकों की कोशिकाओं की झिल्ली पर भी संभावित अंतर होता है, जो विभिन्न ऊतकों और जीवों की कोशिकाओं के लिए अलग-अलग होता है।

विश्राम क्षमता का निर्माण

पीपी का गठन दो चरणों में होता है।

प्रथम चरण: 3:2 के अनुपात में K+ के लिए Na+ के असमान असममित आदान-प्रदान के कारण कोशिका के अंदर मामूली (-10 mV) नकारात्मकता का निर्माण। परिणामस्वरूप, सोडियम के साथ वापस लौटने की तुलना में अधिक धनात्मक आवेश कोशिका को सोडियम के साथ छोड़ देते हैं। पोटैशियम। सोडियम-पोटेशियम पंप की यह विशेषता, जो एटीपी ऊर्जा के व्यय के साथ झिल्ली के माध्यम से इन आयनों का आदान-प्रदान करती है, इसकी इलेक्ट्रोजेनेसिटी सुनिश्चित करती है।

पीपी गठन के पहले चरण में झिल्ली आयन एक्सचेंजर पंपों की गतिविधि के परिणाम इस प्रकार हैं:

1. कोशिका में सोडियम आयन (Na+) की कमी।

2. कोशिका में अतिरिक्त पोटैशियम आयन (K+)।

3. झिल्ली पर एक कमजोर विद्युत क्षमता (-10 एमवी) की उपस्थिति।

दूसरा चरण:झिल्ली के माध्यम से K + आयनों के रिसाव के कारण कोशिका के अंदर महत्वपूर्ण (-60 mV) नकारात्मकता का निर्माण। पोटेशियम आयन K+ कोशिका छोड़ देते हैं और उसमें से धनात्मक आवेश ले लेते हैं, जिससे ऋणात्मक आवेश -70 mV हो जाता है।

तो, आराम करने वाली झिल्ली क्षमता कोशिका के अंदर सकारात्मक विद्युत आवेशों की कमी है, जो इसमें से सकारात्मक पोटेशियम आयनों के रिसाव और सोडियम-पोटेशियम पंप की इलेक्ट्रोजेनिक क्रिया के परिणामस्वरूप होती है।

यह सभी देखें

टिप्पणियाँ

लिंक

डुडेल जे, रुएग जे, श्मिट आर, एट अल।मानव शरीर क्रिया विज्ञान: 3 खंडों में। प्रति. अंग्रेजी से / आर. श्मिट और जी. टेउस द्वारा संपादित। - 3. - एम.: मीर, 2007. - टी. 1. - 323 चित्रण के साथ। साथ। - 1500 प्रतियां. - आईएसबीएन 5-03-000575-3

विकिमीडिया फ़ाउंडेशन. 2010.

देखें अन्य शब्दकोशों में "बाकी क्षमता" क्या है:

विश्राम क्षमता, कोशिका के आंतरिक और बाहरी वातावरण के बीच उसकी झिल्ली पर उत्पन्न होने वाली विद्युत क्षमता; न्यूरॉन्स और मांसपेशी कोशिकाओं में मान 0.05-0.09 V तक पहुँच जाता है; विभिन्न भागों में आयनों के असमान वितरण और संचय के कारण उत्पन्न होता है... विश्वकोश शब्दकोश

आराम करने वाली झिल्ली क्षमता, वह संभावित अंतर जो फ़िज़ियोल अवस्था में जीवित कोशिकाओं में मौजूद होता है। आराम, उनके साइटोप्लाज्म और बाह्यकोशिकीय द्रव के बीच। तंत्रिका और मांसपेशी कोशिकाओं में, पी.पी. आमतौर पर 60-90 एमवी और आंतरिक की सीमा में भिन्न होता है। ओर …

विराम विभव- विश्राम वोल्टेज - [या.एन.लुगिंस्की, एम.एस.फ़ेज़ी ज़िलिंस्काया, यू.एस.कबीरोव। इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और पावर इंजीनियरिंग का अंग्रेजी-रूसी शब्दकोश, मॉस्को, 1999] विषय इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, बुनियादी अवधारणाएं समानार्थक शब्द रेस्ट वोल्टेज EN रेस्ट पोटेंशियल रेस्टिंग... ... तकनीकी अनुवादक मार्गदर्शिका

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कोई भी जीवित कोशिका एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली से ढकी होती है, जिसके माध्यम से सकारात्मक और नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयनों की निष्क्रिय गति और सक्रिय चयनात्मक परिवहन होता है। इस स्थानांतरण के कारण, झिल्ली की बाहरी और आंतरिक सतहों के बीच विद्युत आवेशों (क्षमताओं) में अंतर होता है - झिल्ली क्षमता। झिल्ली क्षमता की तीन अलग-अलग अभिव्यक्तियाँ हैं: विश्राम झिल्ली क्षमता, स्थानीय क्षमता, या स्थानीय प्रतिक्रिया, और संभावित कार्रवाई.

यदि कोशिका बाहरी उत्तेजनाओं से प्रभावित नहीं होती है, तो झिल्ली क्षमता लंबे समय तक स्थिर रहती है। ऐसी विश्राम कोशिका की झिल्ली क्षमता को विश्राम झिल्ली क्षमता कहा जाता है। कोशिका झिल्ली की बाहरी सतह के लिए, विश्राम क्षमता हमेशा सकारात्मक होती है, और कोशिका झिल्ली की आंतरिक सतह के लिए यह हमेशा नकारात्मक होती है। यह झिल्ली की आंतरिक सतह पर विश्राम क्षमता को मापने के लिए प्रथागत है, क्योंकि कोशिका कोशिका द्रव्य की आयनिक संरचना अंतरकोशिकीय द्रव की तुलना में अधिक स्थिर होती है। प्रत्येक कोशिका प्रकार के लिए विश्राम क्षमता का परिमाण अपेक्षाकृत स्थिर होता है। धारीदार मांसपेशी कोशिकाओं के लिए यह -50 से -90 mV तक और तंत्रिका कोशिकाओं के लिए -50 से -80 mV तक होता है।

विश्राम क्षमता के कारण हैं धनायनों और ऋणायनों की विभिन्न सांद्रताएँकोशिका के बाहर और भीतर, साथ ही चयनात्मक पारगम्यताउनके लिए कोशिका झिल्ली. आराम करने वाली तंत्रिका और मांसपेशी कोशिका के साइटोप्लाज्म में बाह्य कोशिकीय द्रव की तुलना में लगभग 30-50 गुना अधिक पोटेशियम धनायन, 5-15 गुना कम सोडियम धनायन और 10-50 गुना कम क्लोरीन आयन होते हैं।

आराम की स्थिति में, कोशिका झिल्ली के लगभग सभी सोडियम चैनल बंद हो जाते हैं, और अधिकांश पोटेशियम चैनल खुले होते हैं। जब भी पोटेशियम आयन किसी खुले चैनल का सामना करते हैं, तो वे झिल्ली से होकर गुजरते हैं। चूँकि कोशिका के अंदर बहुत अधिक पोटेशियम आयन होते हैं, आसमाटिक बल उन्हें कोशिका से बाहर धकेल देता है। जारी पोटेशियम धनायन कोशिका झिल्ली की बाहरी सतह पर धनात्मक आवेश को बढ़ाता है। कोशिका से पोटेशियम आयनों की रिहाई के परिणामस्वरूप, कोशिका के अंदर और बाहर उनकी सांद्रता जल्द ही बराबर हो जाएगी। हालाँकि, झिल्ली की धनावेशित बाहरी सतह से धनात्मक पोटैशियम आयनों के प्रतिकर्षण के विद्युत बल द्वारा इसे रोका जाता है।

झिल्ली की बाहरी सतह पर धनात्मक आवेश जितना अधिक होता है, पोटेशियम आयनों के लिए साइटोप्लाज्म से झिल्ली के माध्यम से गुजरना उतना ही कठिन होता है। पोटेशियम आयन तब तक कोशिका छोड़ देंगे जब तक विद्युत प्रतिकर्षण बल आसमाटिक दबाव K+ के बल के बराबर नहीं हो जाता। झिल्ली पर क्षमता के इस स्तर पर, कोशिका से पोटेशियम आयनों का प्रवेश और निकास संतुलन में होता है, इसलिए इस समय झिल्ली पर विद्युत आवेश को कहा जाता है पोटेशियम संतुलन क्षमता. न्यूरॉन्स के लिए यह -80 से -90 mV तक है।

चूंकि आराम करने वाली कोशिका में झिल्ली के लगभग सभी सोडियम चैनल बंद होते हैं, इसलिए Na+ आयन कम मात्रा में सांद्रण प्रवणता के साथ कोशिका में प्रवेश करते हैं। वे पोटेशियम आयनों की रिहाई के कारण कोशिका के आंतरिक वातावरण में सकारात्मक चार्ज के नुकसान की बहुत कम सीमा तक ही भरपाई करते हैं, लेकिन इस नुकसान की काफी हद तक भरपाई नहीं कर सकते हैं। इसलिए, कोशिका में सोडियम आयनों के प्रवेश (रिसाव) से झिल्ली क्षमता में केवल थोड़ी सी कमी आती है, जिसके परिणामस्वरूप आराम करने वाली झिल्ली क्षमता का मूल्य पोटेशियम संतुलन क्षमता की तुलना में थोड़ा कम होता है।

इस प्रकार, कोशिका से निकलने वाले पोटेशियम धनायन, बाह्य कोशिकीय तरल पदार्थ में सोडियम धनायनों की अधिकता के साथ, आराम कर रही कोशिका झिल्ली की बाहरी सतह पर एक सकारात्मक क्षमता पैदा करते हैं।

विश्राम के समय, कोशिका की प्लाज्मा झिल्ली क्लोरीन आयनों के लिए अत्यधिक पारगम्य होती है। क्लोरीन आयन, जो बाह्य कोशिकीय द्रव में अधिक प्रचुर मात्रा में होते हैं, कोशिका में फैल जाते हैं और अपने साथ एक नकारात्मक चार्ज ले जाते हैं। कोशिका के बाहर और अंदर क्लोरीन आयनों की सांद्रता का पूर्ण समीकरण नहीं होता है, क्योंकि इसे समान आवेशों के विद्युत पारस्परिक प्रतिकर्षण के बल द्वारा रोका जाता है। बनाया था क्लोरीन संतुलन क्षमता,जिसमें क्लोरीन आयनों का कोशिका में प्रवेश और बाहर निकलना संतुलन में होता है।

कोशिका झिल्ली कार्बनिक अम्लों के बड़े आयनों के लिए व्यावहारिक रूप से अभेद्य है। इसलिए, वे साइटोप्लाज्म में रहते हैं और, आने वाले क्लोरीन आयनों के साथ, आराम कर रहे तंत्रिका कोशिका की झिल्ली की आंतरिक सतह पर एक नकारात्मक क्षमता प्रदान करते हैं।

विश्राम झिल्ली क्षमता का सबसे महत्वपूर्ण महत्व यह है कि यह एक विद्युत क्षेत्र बनाता है जो झिल्ली के मैक्रोमोलेक्यूल्स पर कार्य करता है और उनके आवेशित समूहों को अंतरिक्ष में एक निश्चित स्थान देता है। यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है कि यह विद्युत क्षेत्र सोडियम चैनलों के सक्रियण द्वारों की बंद स्थिति और उनके निष्क्रियता द्वारों की खुली स्थिति को निर्धारित करता है (चित्र 61, ए)। यह सुनिश्चित करता है कि कोशिका आराम की स्थिति में है और उत्तेजित होने के लिए तैयार है। आराम करने वाली झिल्ली क्षमता में अपेक्षाकृत छोटी कमी भी सोडियम चैनलों के सक्रियण "गेट" को खोल देती है, जो कोशिका को आराम की स्थिति से हटा देती है और उत्तेजना को जन्म देती है।