Biologi

Hjælp til at fysiologi

27. september 2024 af lidtforvirret123 - Niveau: Universitet/Videregående

Hej.

Jeg har en opgave som jeg har kigget på som handler om cellefysiologi og ionkoncentrationer. Jeg skal være helt ærlig og sige, at jeg er på bar bund og ikke ved hvordan jeg skal gribe de her 4 opgaver an. Nogen der vil være en kæmpe engel og forklare mig, hvordan jeg skal gribe opgaven. Jeg er lige startet på medicinstudiet og føler mig helt lost :(

Opgave (fra november 2009)

En celle er anbragt i en isoton saltopløsning af følgende sammensætning (i mM):
130 Na+, 4 K+, 134 Cl- og 30 sukrose. De intracellulære kation koncentrationer (i mM) er bestemt til: 26 Na+ og 133 K+. Cellemembranen er permeabel for monovalente ioner, men impermeabel for sukrose og intracellulære proteinationer, (Az-), hvor z angiver middelvalensen. Membranens relative kationpermeabilitet, (PNA/PK), er 0,15. Cl- antages at være i elektrokemisk ligevægt over membranen. Temperaturen er 37°C.

1. Beregn Vm
2. Beregn den intracellulære koncentration af Cl-
3. Beregn den intracelluære koncentration af Az-.
4. Beregn middelvalensen z

Den isotone opløsning erstattes af en opløsning med samme ionsammensætning som ovenfor, men uden sucrose.

Vil cellen svulme eller skrumpe? Gør kort rede for, hvorledes cellen kan regulere sit volumen i den nye opløsning.

Det kunne være en kæmpe hjælpe hvis nogen kunne forklare mig hvordan jeg skal gribe denne opgave an. (Jeg har også vedhæftet et screenshot af opgaven).

Vedhæftet fil: Screenshot 2024-09-26 at 18.38.56.png

Brugbart svar (0)

Svar #1
27. september 2024 af AngelOneOne

Hej,

1. Beregn V_m (Membranpotentialet)
Membranpotentialet V_m kan beregnes ved hjælp af GHK-ligningen (Goldman-Hodgkin-Katz):

$V_m = \frac{RT}{F} \ln\left(\frac{P_{Na} [Na^+]_{ud} + P_{K} [K^+]_{ud} + P_{Cl} [Cl^-]_{ind}}{P_{Na} [Na^+]_{ind} + P_{K} [K^+]_{ind} + P_{Cl} [Cl^-]_{ud}}\right)$

Her er de kendte værdier:

- $P_{Na}/P_{K}=0,15$
- Temperatur $=37\, \degree C\, (som\, svarer\, til\, 310,15\, K)$
- $R=8,314 \, J/(mol\cdot K), \, F=96.485\, C/mol$
- Ekstracellulære koncentrationer: $[Na^+]_{ud} = 130 \, mM$ , $[K^+]_{ud} = 4 \, mM$ , $[Cl^-]_{ud} = 134 \, mM\$
- intracellulære koncentrationer: $[Na^+]_{ind} = 26 \, mM$ , $[K^+]_{ind} = 133 \, mM$

Da Cl^- er i elektrokemisk ligevægt, kan vi bruge:

$[Cl^-]_{ind} = \frac{[K^+]_{ind} \cdot [Cl^-]_{ud}}{[K^+]_{ud}}$
Så:

$[Cl^-]_{ind} = \frac{133 \cdot 134}{4} = 4,461 \, mM$

Nu kan vi sætte værdierne ind i GHK-ligningen. $P_{Cl}$ er sat til 1, da vi antager, at Cl^- er permeabel.

$V_m = \frac{(8,314 \cdot 310)}{96.485} \ln \left( \frac{(0,15 \cdot 130) + (1 \cdot 4) + (1 \cdot 4,461)}{(0,15 \cdot 26) + (1 \cdot 133) + (1 \cdot 134)} \right)$

Beregn gaskonstant-delen:

$\frac{RT}{F} = \frac{(8,314 \cdot 310)}{96.485} = 0,0267 \, \text{V} \, (\text{eller} \, 26,7 \, \text{mV})$

Beregn den numeriske del:

$V_m = 0,0267 \ln \left( \frac{(19,5 + 4 + 4,461)}{270,9} \right)$

$V_m = 0,0267 \ln \left( \frac{27,961}{270,9} \right)$

$V_m = 0,0267 \ln (0,1032)$

$V_m = 0,0267 \cdot (-2,269)$

$V_m = -0,0606 \, \text{V} = -60,6 \, \text{mV}$

Så membranpotentialet $V_m$ er beregnet til at være ca. -60,6 mV

2. Beregn den intracellulære koncentration af Cl?

Dette blev beregnet ovenfor:

$[Cl^-]_{ind} = 4,461 \, mM$

3. Beregn den intracellulære koncentration af $A_z^-$

Den samlede elektroneutralitet i cellen skal opretholdes, hvilket betyder, at summen af kationer og anioner skal være lig med hinanden.

Den samlede positive ladning intracellulært:

$[Na^+]_{ind} + [K^+]_{ind} = 26 + 133 = 159 \, mM$

Den samlede negative ladning intracellulært:

$[Cl^-]_{ind} + [A_z^-] = 4,461 \, mM + [A_z^-]$

Da cellemembranen er elektroneutral, må:

$[A_z^-] = 159 - 4,461 = 154,539 \, mM$

4. Beregn middelvalensen $\bold z$

Den samlede ladning af proteinerne kan udtrykkes som:

$z \cdot [A_z^-] = 154,539 \, mM$

$z$ angiver middelvalensen, som kan afhænge af de specifikke proteiners sammensætning. Denne værdi må estimeres baseret på eksperimentelle data eller givne betingelser i en mere detaljeret beregning.

Hvad sker der, når sukrosen fjernes fra opløsningen?

Når sukrose fjernes, vil den osmotiske balance ændres, og der vil opstå en hypo-osmotisk situation, hvor cellen kan optage vand og svulme op. For at regulere volumen, kan cellen aktivere mekanismer som iontransport for at genskabe den osmotiske balance, fx ved at udskille ioner som K⁺ for at modvirke vandoptagelsen.

Dette kan ske gennem regulering af ionkanaler, hvor cellen udskiller kationer (fx K⁺) og anioner (fx Cl^-) for at mindske den osmotiske gradient, og forhinre, at cellen svulmer op og sprænges.

- - -

/Angel

"The Universe is under no obligation to make sense to you" - Niel deGrasse Tyson
“Look deep into nature, and then you will understand everything better” - Albert Einstein

Skriv et svar til: Hjælp til at fysiologi

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.