grupa 7
Gryń Kamila
Leśniewska Natalia
Pelczar Karol
Gralka Michał

Wpływ gradientu stężeń jonów potasowych na potencjał równowagi jonów potasowych.

Wybrana metoda:
Voltage Clamp
za pomocą tej metody możemy, przy użyciu dwóch elektrod (zewnątrzkomórkowej oraz wewnątrzkomórkowej) kontrolować wartość potencjału błony komórkowej i obserwować przepływające w poprzek błony komórkowej prądy jonowe, ich kierunek, zwrot, a także natężenie (mierzone w μA);
dodatkowo w metodzie Voltage Clamp mogliśmy manipulować składem środowiska zewnątrzkomórkowego, w naszym przypadku stężeniem jonów potasowych;

Badany obiekt:
komórka pobudliwa, neuron, o potencjale spoczynkowym błony równym -60mV,
dokładniej: potencjałozależne kanały potasowe komórki pobudliwej;

Przebieg doświadczenia:
Celem doświadczenia jest określenie wpływu gradientu stężeń jonów potasowych na potencjał równowagi tychże jonów.

def. potencjał równowagi dla jonów potasowych taki potencjał przyłożony do przepuszczalnej dla jonów potasowych błony komórkowej, przy działaniu którego nie obserwujemy prądów jonowych, ponieważ siła chemiczna wynikająca z gradientu stężeń jest równoważona przez siłę elektryczną

Stan początkowy błony: potencjał spoczynkowy równy -60mV, fizjologiczny gradient stężeń, w programie NEURON, oznaczony jako 1, zamknięte potencjałozależne kanały potasowe.

kanały te są zamknięte, ponieważ spoczynkowy potencjał błony komórkowej badanej komórki (-60mV) jest względnie wyższy, czyli mniej ujemny, niż potencjał równowagi dla jonów potasowych

W związku z tym, że początkowo do badania używaliśmy potencjałów niższych od potencjału spoczynkowego błony, nie były one w stanie (miały wartość zbyt niską, podprogową) otworzyć wszystkich potencjałozależnych kanałów potasowych. Dlatego w celu ich otwarcia przyłożyliśmy do błony potencjał o wartości 100mV.

Czas trwania przyłożonego bodźca o wartości 100mV wynosił 6ms, jednak już w 2ms trwania tego bodźca, przyłożyliśmy do błony kolejny potencjał, który wywołał przepływ prądów jonowych w poprzek błony.
Metodą prób i błędów szukaliśmy takiej wartości drugiego potencjału, przy której nie występuje przepływ prądu jonowego (potencjał równowagi dla jonów potasowych przy fizjologicznym gradiencie stężeń).

Następnie czynności te powtarzaliśmy dla kolejnych (różnych od fizjologicznego) gradientów stężeń.

Wyniki zestawiliśmy w tabeli oraz przedstawiliśmy na wykresie:

Stosunek cz/cw	Wartość potencjału równowagi [mV]
0,01	-187
0,1	-131
0,2	-112
0,5	-90
0,8	-78
1	-72
2	-55
4	-38
6	-27
8	-20
10	-15

Wnioski:
- gradient stężeń ma wpływ na potencjał równowagi jonów potasowych

W środowisku zewnątrzkomórkowym fizjologicznie znajduje się mniej jonów potasu niż wewnątrz komórki, a w doświadczeniu możemy manipulować jedynie składem środowiska zewnętrznego komórki. Dlatego kiedy stosunek stężenia zewnątrzkomórkowego jonów potasowych do stężenia wewnątrzkomórkowego jest mniejszy niż jeden, to bezwzględna różnica stężeń wewnątrz- i zewnątrzkomórkowych jest większa niż w stanie fizjologicznym. Zatem im większa różnica stężeń, tym większa jest odkomórkowa siła chemiczna działająca na jony potasowe i tym większa musi być siła elektryczna, która powinna ją zrównoważyć, czyli mamy bardziej ujemny potencjał równowagi (niższy). Natomiast kiedy stosunek stężenia zewnątrzkomórkowego jonów potasu do stężenia wewnątrzkomórkowego jest większy od jednego, różnica stężeń jest mniejsza niż w stanie fizjologicznym. Zatem im mniejsza jest różnica stężeń, tym mniejsza jest odkomórkowa siła chemiczna działająca na jony potasowe i tym mniejsza musi być siła elektryczna potrzebna do zrównoważenia w/w siły chemicznej, czyli mamy mniej ujemny potencjał równowagi (wyższy).

- zależność potencjału równowagi od gradientu stężeń ma charakter logarytmiczny, co wynika z wykresu oraz z równania Nernsta.

---