Ion Transport through Biological Membranes: An Integrated Theoretical Approach

این کتاب برخی از روش‌هایی را نشان می‌دهد که فیزیک و ریاضیات برای روشن کردن مکانیسم‌های اساسی حرکت یون‌های غیرفعال از طریق غشاهای بیولوژیکی به طور کلی، و غشای سلول‌های قابل دفع به‌طور خاص مورد استفاده قرار گرفته‌اند و هستند. من هیچ تلاشی نکرده‌ام که در معرفی مواد بیولوژیکی خود جامع باشم و خواننده‌ای که علاقه‌مند به شرح مختصری از فیلولوژی الکتروفیزیولوژی تک سلولی از دیدگاه زیست‌شناسان فیزیکی محور است، فصل‌های Woodbury (1965) را مقدمه‌ای عالی خواهد یافت. بخش اول در طبیعت مقدماتی است و خواص الکتریکی اولیه غشای پلاسمایی سلولی تحریک‌ناپذیر و تحریک‌پذیر را بررسی می‌کند. تئوری کابل برای نشان دادن عملکرد پتانسیل عمل غیرکاهشی به عنوان مکانیزم سیگنال دهی برای انتقال دوربرد اطلاعات در سیستم عصبی، و برای به دست آوردن اطلاعاتی در مورد رفتار ناخالص نورون ها استفاده می شود. تجزیه و تحلیل دقیق هوچکین و هاکسلی بر روی خواص رسانایی یونی غشای آکسون غول پیکر ماهی مرکب به طور خلاصه بررسی می شود و برخی از جنبه های رفتار غشا که از زمان ظهور کار آنها آشکار شده است مورد بحث قرار می گیرد. بخش دوم به بررسی مبانی نظریه الکترودیفیوژن و استفاده از آن نظریه در تلاش برای توسعه کمی ویژگی‌های غشایی مشاهده‌شده سلول‌های تحریک‌پذیر، به‌ویژه آکسون غول پیکر ماهی مرکب می‌پردازد. علاوه بر این، یک فرمول تکی از نظریه الکترودیفیوژن شامل انتقال فعال برای نشان دادن ماهیت کیفی هموستاز سلولی با توجه به غلظت‌های یونی درون سلولی و پتانسیل غشاء و پاسخ‌های سلولی به تحریک طولانی‌مدت ارائه شده است.

This book illustrates some of the ways physics and mathematics have been, and are being, used to elucidate the underlying mechan­ isms of passive ion movement through biological membranes in general, and the membranes of excltable cells in particular. I have made no effort to be comprehensive in my introduction of biological material and the reader interested in a brief account of single cell electro­ physlology from a physically-oriented biologists viewpoint will find the chapters by Woodbury (1965) an excellent introduction. Part I is introductory in nature, exploring the basic electrical properties of inexcitable and excitable cell plasma membranes. Cable theory is utilized to illustrate the function of the non-decrementing action potential as a signaling mechanism for the long range trans­ mission of information in the nervous system, and to gain some in­ sight into the gross behaviour of neurons. The detailed analysis of Hodgkin and Huxley on the squid giant axon membrane ionic conductance properties is reviewed briefly, and some facets of membrane behaviour that have been revealed since the appearance of their work are dis­ cussed. Part II examines the foundations of electrodiffusion theory, and the use of that theory in trying to develop quantitative expla­ nationsof the observed membrane properties of excitable cells, in particular the squid giant axon. In addition, an ad hoc formulation of electrodiffusion theory including active transport is presented to illustrate the qualitative nature of cellular homeostasis with respect to intracellular ionic concentrations and membrane potential, and cellular responses to prolonged stimUlation.