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जैविक झिल्लियों में विद्युत रासायनिक विभव

1950
  • Alan Hodgkin
  • Andrew Huxley
  • Bernard Katz
कोशिका झिल्लियों में इलेक्ट्रोकेमिकल संभाव्यता का अध्ययन प्रयोगशाला उपकरणों के साथ करने वाला जैवभौतिकीविज्ञानी।.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

विद्युत रासायनिक विभव जीवन के लिए आयन पंप मूलभूत हैं और कोशिका झिल्लियों के पार होने वाली प्रक्रियाओं को संचालित करते हैं। आयन पंप सक्रिय रूप से सांद्रता प्रवणता उत्पन्न करते हैं, जबकि आयन चैनलों की चयनात्मक पारगम्यता एक विद्युत विभव (झिल्ली विभव) स्थापित करती है। परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाली विद्युत रासायनिक प्रवणता आयनों के निष्क्रिय प्रवाह को नियंत्रित करती है, जो तंत्रिका संकेत (क्रिया विभव), मांसपेशियों के संकुचन और माइटोकॉन्ड्रिया में कोशिकीय ऊर्जा उत्पादन (एटीपी संश्लेषण) के लिए महत्वपूर्ण है।

The existence of life depends on maintaining a state of disequilibrium across cell membranes, which is quantified by electrochemical potential gradients. The sodium-potassium pump ([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.

कोशिका झिल्ली आयन चैनलों से भरी होती है, जो प्रोटीन होते हैं और विशिष्ट आयनों को पार करने की अनुमति देते हैं। स्थिर झिल्ली विभव मुख्य रूप से "लीक" चैनलों द्वारा निर्धारित होता है, जो Na⁺ की तुलना में K⁺ के लिए अधिक पारगम्य होते हैं। K⁺ आयन अपनी सांद्रता प्रवणता के अनुसार कोशिका से बाहर निकल जाते हैं, जिससे कोशिका के भीतर शुद्ध ऋणात्मक आवेश रह जाता है और इस प्रकार एक विद्युत विभव उत्पन्न होता है जो आगे के बहिर्वाह का विरोध करता है। गोल्डमैन-हॉजकिन-काट्ज़ समीकरण द्वारा वर्णित संतुलन तब प्राप्त होता है जब K⁺ को अंदर खींचने वाला विद्युत बल उसे बाहर धकेलने वाले रासायनिक बल के बराबर हो जाता है।

विद्युत रासायनिक प्रवणता में संग्रहित यह ऊर्जा महत्वपूर्ण कार्यों के लिए उपयोग की जाती है। न्यूरॉन्स में, एक उद्दीपन वोल्टेज-नियंत्रित आयन चैनलों को खोल सकता है, जिससे Na⁺ का तीव्र प्रवाह होता है जो झिल्ली को विध्रुवीकृत करता है और एक क्रिया विभव उत्पन्न करता है। माइटोकॉन्ड्रिया में, इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला आंतरिक झिल्ली के पार प्रोटॉन को पंप करती है, जिससे एक शक्तिशाली विद्युत रासायनिक प्रवणता उत्पन्न होती है जो एटीपी संश्लेषण को कोशिका की प्राथमिक ऊर्जा मुद्रा, एटीपी का उत्पादन करने के लिए प्रेरित करती है।

UNESCO Nomenclature: 2406
बायोफिज़िक्स

Type

जैविक प्रक्रिया

व्यवधान

क्रांतिकारी

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • लुइगी गैलवानी की "पशु विद्युत" की खोज
  • जूलियस बर्नस्टीन की तंत्रिका क्षमता के लिए झिल्ली परिकल्पना
  • वाल्थर नेर्नस्ट का संतुलन विभव समीकरण
  • जेन्स क्रिश्चियन स्कोउ द्वारा सोडियम-पोटेशियम पंप की खोज

आवेदन

  • औषध विज्ञान (आयन चैनलों को लक्षित करने वाली दवाएं)
  • तंत्रिका विज्ञान (तंत्रिका आवेगों के प्रसार को समझना)
  • कार्डियोलॉजी (इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम, ईसीजी और हृदय की लय को समझना)
  • जैवऊर्जा विज्ञान (माइटोकॉन्ड्रियल कार्यप्रणाली और रोगों का अध्ययन)
  • एनेस्थेटिक्स और न्यूरोटॉक्सिन का विकास

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

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संबंधित विषय: झिल्ली विभव, आयन चैनल, क्रिया विभव, एटीपी संश्लेषण, हॉजकिन-हक्सले मॉडल, जैवऊर्जा विज्ञान, तंत्रिका विज्ञान, सोडियम-पोटेशियम पंप।

ऐतिहासिक संदर्भ

जैविक झिल्लियों में विद्युत रासायनिक विभव

1928
1930
1940
1950
1950
1954
1960
1921
1930
1930
1940
1950
1951
1958
1960

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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