يُعدّ الجهد الكهروكيميائي أساسيًا للحياة، إذ يُحرّك العمليات عبر أغشية الخلايا. تُنشئ مضخات الأيونات تدرجات تركيز نشطة، بينما تُنشئ النفاذية الانتقائية لقنوات الأيونات جهدًا كهربائيًا (جهد الغشاء). يُحدّد التدرج الكهروكيميائي الناتج التدفق السلبي للأيونات، وهو أمرٌ بالغ الأهمية لإشارات الأعصاب (جهد الفعل)، وانقباض العضلات، وإنتاج الطاقة الخلوية (تخليق ATP) في الميتوكوندريا.
The existence of life depends on maintaining a state of disequilibrium across cell membranes, which is quantified by electrochemical potential gradients. The sodium-potassium مضخة ([latex]Na^+/K^+[/latex]-ATPase), for example, uses the energy from ATP hydrolysis to actively transport [latex]Na^+[/latex] ions out of the cell and [latex]K^+[/latex] ions in. This action establishes steep concentration gradients (a chemical potential difference) and contributes to an electrical potential difference, as more positive charge is pumped out than in.
The cell membrane is studded with ion channels, which are proteins that allow specific ions to pass through. The resting membrane potential is primarily established by ‘leak’ channels that are more permeable to [latex]K^+[/latex] than [latex]Na^+[/latex]. [latex]K^+[/latex] ions flow out of the cell down their concentration gradient, leaving behind a net negative charge inside and thus creating an electrical potential that opposes further outflow. The equilibrium, described by the Goldman-Hodgkin-Katz equation, is reached when the electrical force pulling [latex]K^+[/latex] in balances the chemical force pushing it out.
This stored energy in the electrochemical gradient is harnessed for vital functions. In neurons, a stimulus can open voltage-gated ion channels, allowing a rapid influx of [latex]Na^+[/latex] that depolarizes the membrane and creates an action potential. In mitochondria, the electron transport chain pumps protons across the inner membrane, creating a powerful electrochemical gradient that drives ATP synthase to produce the cell’s primary energy currency, ATP.
متاح للتحديات الجديدة
مهندس ميكانيكي، مشروع، هندسة العمليات أو مدير البحث والتطوير
متاح لتحدي جديد في غضون مهلة قصيرة.
تواصل معي على LinkedIn
تكامل الإلكترونيات المعدنية والبلاستيكية، التصميم مقابل التكلفة، ممارسات التصنيع الجيدة (GMP)، بيئة العمل، الأجهزة والمواد الاستهلاكية متوسطة إلى عالية الحجم، التصنيع المرن، الصناعات الخاضعة للتنظيم، شهادات CE وFDA، التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)، Solidworks، الحزام الأسود من Lean Sigma، شهادة ISO 13485 الطبية
احصل على جميع المقالات الجديدة
مجاني، لا يوجد بريد عشوائي، ولا يتم توزيع البريد الإلكتروني ولا إعادة بيعه
أو يمكنك الحصول على عضويتك الكاملة -مجانًا- للوصول إلى جميع المحتويات المحظورة >هنا<
(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم تقديم تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)
الاختراع والابتكار والمبادئ التقنية ذات الصلة
{{العنوان}}
{% إذا كان المقتطف %}{{ مقتطفات | truncatewords: 55 }}
{% endif %}
