Решение задачи по биофизике

Нейросекта, отдыхай! Работают спецы!
Ксения, отчисли училку! Напомни ей, пожалуйста, что , согласно законам мембранного потенциала пассивного транспорта, мем/пот для переноса ионов КАЛИЯ должен иметь отрицательное значение ( у нас -94 мВ, верно); для ионов НАТРИЯ - положительное значение ( дано, -94, неверно!), для хлора - отрицательное значение, есть). В противном случае, перенос ионов через мембрану происходить не будет! В формулу подставь данные по другим ионам и получишь, примерно
Для ионов Калия ~360/6,6
Для ионов Натрия ~70/440
Для ионов хлора ~160/50 и тд.
Так как температура не задана, рассчитал для 0°С или в Кельвинах: 273К.

Для определения концентрации ионов на внешней стороне клеточной мембраны при пассивном транспорте можно использовать уравнение Нернста, которое показывает связь между потенциалом мембраны и концентрациями ионов. В общем виде уравнение Нернста выглядит так:
E = RT/zF * ln(C_out / C_in),
где:
• E - потенциал мембраны
• R - универсальная газовая постоянная (8.314 J/(K*mol))
• T - температура в Кельвинах (например, 298 K для 25 градусов Цельсия)
• z - заряд иона (например, +1 для Na+ и K+, -1 для Cl-, +2 для Ca2+, +2 для Mg2+)
• F - постоянная Фарадея (96485 C/mol)
• C_out - концентрация иона на внешней стороне мембраны
• C_in - концентрация иона на внутренней стороне мембраны
Поскольку задано значение разности потенциалов мембраны, мы можем использовать это значение (E) для определения концентрации ионов на внешней стороне мембраны. Для каждого иона уравнение Нернста будет иметь свой вид.
Прежде всего, переведем разность потенциалов в вольты: –94 мВ = -0.094 В.
1. Натрий (Na+): z = +1 C_out = C_in * exp(-zEF/RT) = 70 * exp(-1 * (-0.094 * 96485)/(8.314 * 298))
2. Калий (K+): z = +1 C_out = C_in * exp(-zEF/RT) = 360 * exp(-1 * (-0.094 * 96485)/(8.314 * 298))
3. Хлорид (Cl-): z = -1 C_out = C_in * exp(-zEF/RT) = 160 * exp(1 * (-0.094 * 96485)/(8.314 * 298))
4. Кальций (Ca2+): z = +2 C_out = C_in * exp(-zEF/RT) = 0.4 * exp(-2 * (-0.094 * 96485)/(8.314 * 298))
5. Магний (Mg2+): z = +2 C_out = C_in * exp(-zEF/RT) = 10 * exp(-2 * (-0.094 * 96485)/(8.314 * 298))
Рассчитайте значения C_out для каждого иона, используя калькулятор или программное обеспечение. Это даст вам концентрацию каждого иона на внешней стороне клеточной мембраны при пассивном транспорте.
Вычислим концентрации ионов на внешней стороне мембраны с использованием указанных уравнений:
1. Натрий (Na+): C_out ≈ 70 * exp(-1 * (-0.094 * 96485)/(8.314 * 298)) ≈ 142.86 ммоль/л
2. Калий (K+): C_out ≈ 360 * exp(-1 * (-0.094 * 96485)/(8.314 * 298)) ≈ 732.02 ммоль/л
3. Хлорид (Cl-): C_out ≈ 160 * exp(1 * (-0.094 * 96485)/(8.314 * 298)) ≈ 77.91 ммоль/л
4. Кальций (Ca2+): C_out ≈ 0.4 * exp(-2 * (-0.094 * 96485)/(8.314 * 298)) ≈ 1.22 ммоль/л
5. Магний (Mg2+): C_out ≈ 10 * exp(-2 * (-0.094 * 96485)/(8.314 * 298)) ≈ 30.47 ммоль/л
Таким образом, концентрации ионов на внешней стороне мембраны при пассивном транспорте составляют:
• Натрий (Na+): 142.86 ммоль/л
• Калий (K+): 732.02 ммоль/л
• Хлорид (Cl-): 77.91 ммоль/л
• Кальций (Ca2+): 1.22 ммоль/л
• Магний (Mg2+): 30.47 ммоль/л
Учтите, что эти значения являются теоретическими и могут не точно соответствовать реальным концентрациям во время пассивного транспорта через мембрану, поскольку в реальных клетках присутствуют множество факторов, влияющих на процесс.