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  1. #1
    wollt ihr die zitze? Avatar von ledoell
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    heyho...

    also das bringt mich wirklich zur Verzweiflung, ich hab langsam das Gefühl ich bin total beschränkt. Es geht um die elektrochemische Triebkraft und wie man damit die Richtung von Ionenströmen bei einem bestimmten vorliegenden Membranpotential vorhersagen kann.

    laut Silbernagel (6. Auflage 2009, S.26/27) besteht die Beziehung

    elektrochem. Triebkraft(x) = R * T * ln [x]i/[x]a + z(x) * F * Spannungsdifferenz über der Membran

    R = Gaskonstante, T = Temperatur, F = Faradaykonstante, z(x) = Betrag und Vorzeichen der Ladung des Ions X, [x]i = intrazelluläre Konzentration von x, [x]a = extrazelluläre Konzentration von x, Spannungsdifferenz über der Membran = Membranpotential E(m)

    Der erste Teil der Gleichung beschreibt das chemische Potential (Diffusionspotential), der zweite Teil das elektrische Potential für X (die dann ein negatives oder ein positives Vorzeichen haben kann, je nachdem wie die Werte sind)

    So weit so gut. Es gibt jetzt genau ein bestimmtes Membranpotential, bei dem elektr. und chem. Potential genau gleich groß, aber entgegengesetzt sind (umgekehrtes Vorzeichen). Dieses Potential wird Gleichgewichtspotential für X bzw. E(x) genannt und kann berechnet werden, indem man die o.g. Gleichung gleich null setzt (entspricht dann der Nernst-Gleichung).
    Das heißt: falls das aktuelle Membranpotential nicht zufällig dem Gleichgewichtspotential für x entspricht, besteht eine elektrochemische Triebkraft für X.

    Nun:

    1) Damit das elektrochem. Potential wieder gleich null wird, kann entweder das Membranpotential verändern (so dass es dem Gleichgewichtspotential bei den gegebenen Werten von [x]i und [x]a entspricht), oder aber die Konzentrationswerte verändern sich so, dass das neue Gleichgewichtspotential für die geänderten Konzentrationen dem unveränderten Membranpotential entspricht. Beides hat den gleichen Effekt, oder?
    Woher weiß ich dann, welche von beiden Möglichkeiten der Fall ist? Es könnte außerdem ja auch beides der Fall sein und die beiden Effekte "treffen sich irgendwo in der Mitte"?

    2) im Silbernagel wird dann weiterhin gesagt, die elektrochemische Triebkraft könnte über die Beziehung
    elektrochem. Triebkraft = E(m) - E(x)
    berechnet werden.
    Aus dieser Beziehung kann ich doch aber überhaupt nichts vorhersagen, oder? Die Beziehung gibt ja nur an, ob das Membranpotential höher oder niedriger als das Gleichgewichtspotential für X ist. Aber um zu wissen, in welche Richtung der Strom stattfindet müssen ja noch die intra- und extrazellulären Konzentrationen für das Ion X und außerdem die Ladungszahl und das Vorzeichen der Ladung von X einbezogen werden (siehe die Gleichung ganz oben), sonst bringt die ganze Sache doch überhaupt nichts, oder? Oder wird davon ausgegangen, dass die Konzentrationen konstant sind? An einer anderen Stelle im Silbernagel findet sich auch die Aussage, dass es bei den Strömen an der Zellmembran immer nur zu minimalen (fast nicht messbaren) Konzentrationsveränderungen der Ionen kommt. Demnach würde sich also quasi immer nur das Membranpotential ändern, obwohl es auch zu (allerdings minimalen) Konzentrationsveränderungen der Ionen kommt?

    ich bin irgendwie ratlos, hab mir das alles schon 20mal überlegt, aber es haut irgendwie einfach nicht hin...

    kann mir jemand weiterhelfen?

    danke & viele grüße
    Geändert von ledoell (04.01.2010 um 10:10 Uhr)
    leider geil



  2. #2
    Platin Mitglied Avatar von MarkusM
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    Ich kenn den Silbernagel zwar net und Physio ist schon ne Weile her und ich hab auch keine Ahnung, ob ich Dich richtig verstanden habe... aber vielleicht hilfts!

    Zitat Zitat von ledoell Beitrag anzeigen
    1) Damit das elektrochem. Potential wieder gleich null wird, kann entweder das Membranpotential verändern (so dass es dem Gleichgewichtspotential bei den gegebenen Werten von [x]i und [x]a entspricht)
    oder aber die Konzentrationswerte verändern sich so, dass das neue Gleichgewichtspotential für die geänderten Konzentrationen dem unveränderten Membranpotential entspricht. Beides hat den gleichen Effekt, oder?
    Theoretisch ja. Die Elektrochem. Triebkraft ist immer die Differenz aus Membranpot. und GG-Pot. (wie unten beschrieben). Das Membranpot. wird immer in richtung GG-Pot. streben, weil das GG durch mehrere Ionen getragen wird und die Steuerung über Kanäle läuft.
    Bsp: Herzmuskel (ganz grob): Gleichgewicht durch hauptsächlich K-Kanäle bei ca. -90mv. Kommt ein Aktionspot. an, öffnen sich Na Kanäle, K+Kanäle schließen => Membranpot. depol., Ca+ Kanäle öffnen und machen Plateau, schließen wieder und K Kanäle stellen RMP wieder her...

    Zitat Zitat von ledoell Beitrag anzeigen
    Woher weiß ich dann, welche von beiden Möglichkeiten der Fall ist? Es könnte außerdem ja auch beides der Fall sein und die beiden Effekte "treffen sich irgendwo in der Mitte"?
    Das Gleichgewichtspot. wird durch Pumpen (Na/K-ATPase) konstant gehalten.

    Zitat Zitat von ledoell Beitrag anzeigen
    2) im Silbernagel wird dann weiterhin gesagt, die elektrochemische Triebkraft könnte über die Beziehung
    elektrochem. Triebkraft = E(m) - E(x)
    berechnet werden.
    Aus dieser Beziehung kann ich doch aber überhaupt nichts vorhersagen, oder? Die Beziehung gibt ja nur an, ob das Membranpotential höher oder niedriger als das Gleichgewichtspotential für X ist. Aber um zu wissen, in welche Richtung der Strom stattfindet müssen ja noch die intra- und extrazellulären Konzentrationen für das Ion X und außerdem die Ladungszahl und das Vorzeichen der Ladung von X einbezogen werden (siehe die Gleichung ganz oben), sonst bringt die ganze Sache doch überhaupt nichts, oder?
    Dieser Ansatz bringt schon etwas... Du kannst vorher sagen, ob überhaupt und wieviele Ionen fließen. Dabei muss die Leitfähigkeit jedoch noch berücktsichtigt werden... Stromgesetze: U=R*I bzw. I=g*U, wobei I=Ionenstrom, g=Leitfähigkeit, U=Spannung bzw. elektrochem. Triebkraft
    Und du kannst schon sagen in welche Richtung diese Ionen gehen...

    An einer anderen Stelle im Silbernagel findet sich auch die Aussage, dass es bei den Strömen an der Zellmembran immer nur zu minimalen (fast nicht messbaren) Konzentrationsveränderungen der Ionen kommt. Demnach würde sich also quasi immer nur das Membranpotential ändern, obwohl es auch zu (allerdings minimalen) Konzentrationsveränderungen der Ionen kommt?
    Richtig... und das ist eine essenzielle Erkenntnis. Es fließen immer nur wenige Elektronen, um z.B. eine Depol. zu erreichen. Darum ist das ganze so schnell und man kann die paar Ionen schnell wieder zurückpumpen um den Urzustand herzustellen...

    Ich hoffe ich konnte Dir helfen... Bei Fehlern bitte korrigieren
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  3. #3
    wollt ihr die zitze? Avatar von ledoell
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    hey,

    hatte grade seminar und hab das nachher noch kurz mit dem dozenten und nem kommilitonen diskutiert...

    dass man mit der beziehung triebkraft = E(m) - E(x) die richtung des stroms vorhersagen kann, hab ich inzwischen kapiert, und bei den anderen sachen scheint es wohl wirklich so zu sein, wie ich es in der ursprungsfrage schon angedeutet hatte und du es bestätigt hast....ich versteh nur nicht, wieso das in den lehrbüchern (sowohl silbernagel als auch schmidt/lang) nicht einfach wenigstens einmal sauber, vollständig und der reihe nach erklärt wird...stattdessen kriegt man 5 halbe erklärungen und ein paar randnotizen, bei denen man erst später rausfindet, dass sie für die erklärung essentiell sind

    danke jedenfalls für deine hilfe!

    gruß

    ledoell
    leider geil



  4. #4
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    @MarkusM
    Du schreibst, dass nur der Fluss von wenigen Ionen bereits eine Depolarisation vermittelt. Diese Aussage sollte man physiologisch nicht so stellen. Der Fluss von Ionen ist so gering, dass sich die Konzentrationen im Einzelfall nicht verändern. Die Depolarisation wird allein durch das Öffnen der Kanäle und damit geschaffene Permeabilität (GHK-Gleichung) vermittelt. Ströme sind in Zellen in Bezug auf das Membranpotential Wirkungen der transmembranären Spannung und haben nichts mit deren Ursache zu tun.



  5. #5
    keep calm and carry on Avatar von khv33
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    Hallo !!

    Ich glaube du verzweifelst an der Didaktik der dicken Lehrbücher.

    Es ist alles wesentlich einfacher, als es klingt.
    Ich fange mal von Anfang an:

    1. Es gibt Ionen. Diese sind positiv oder negativ geladen.
    2. Es gibt Membranen, die diese ganz/partiell/gar nicht durchlassen.
    3. Die Treibende Kraft für Diffusion der Ionen kann entweder sein:
    3.1. Eine Konzentrationsdifferenz der Ionen auf den beiden Seiten der Membran
    3.2 Eine Elektrische Gesamtladung (Membranpotential) die Ionen anzieht oder abstößt
    3.3. Die beiden fasst man zusammen als elektrochemischer Gradient.
    4. Eine Grund zur Diffusion ist immer ein Aspekt dieses Gradients.
    5. Extrazellulär haben wir 145 mmol/l Na, wogegen Intrazellulär nur 15 mmol/l sind.
    5.1 Die Konzentrationsdifferenz von IZR und EZR verdrängt das Na nach intrazellulär.
    5.2 Zusätzlich ist die Zelle negativ geladen (RMP= -80) , also besteht eine elektrische Triebkraft ebenfalls.
    5.3. Setzt man beide in die von dir genannte Formel ein, erhält man die Trienkraft von Na.

    6. Na wird daran gehindert zu diffundieren, da Na-Kanäle nicht permanent offen sind. Sie öffnen nur nach der Ankunft einer Erregung, das Schwellenpotential von -50mV muss überschritten werden.
    6.1. geschieht dies, fließt Na nach Innen.

    So weit der erste Teil.
    Zweiter Teil kommt die Tage.
    Ich hoffe, dass ich zunächst mal etwas helfen könnte.
    Ich würde auch empfehlen ein übersichtlicheres Buch zu nehmen. Vllt. ein Kurzlehrbuch oder Medilearn Skript oder so.

    Lg



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