Navegação por Revista "Progress in Biophysics and Molecular Biology"

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  • IPEN-DOC 28171

    TAMAGAWA, HIROHISA; MULEMBO, TITUS; LIMA, VERA M.F. de ; HANKE, WOLFGANG. Analyses of HH and GHK equations with another perspective: can ion adsorption also govern trans-membrane potential?. Progress in Biophysics and Molecular Biology, v. 167, p. 3-11, 2021. DOI: 10.1016/j.pbiomolbio.2021.10.004

    Abstract: Two mathematically distinct physiological concepts, the Goldman-Hodgkin-Katz eq. (GHK eq.) and the Hodgkin-Huxley model (HH model) were successfully associated with each other in a prior work. The previous work was performed on the following premises (i) The membrane potential is generated by ion adsorption, as opposed to the classical ion transport mechanisms, (ii) The living cell is a thermodynamically real system rather than an ideal system, and (iii) The conductance employed in the HH model is replaced by the ion activity coefficient, which is weighted with the role of conductance. Consequently, the GHK eq. was mathematically associated with the HH model through the intermediary of Boltzmann ion distribution and mass action law. To verify if our theoretical formularization could afford a physiologically, physically and chemically viable model, we performed computational analysis using the formulae (quantitative correlations between various variables) we derived in the previous work. The computational results obtained through associating the GHK eq. with the HH model validated our model and its predictions. This outcome suggests that the current prevailing physiological concepts could be expanded further, to incorporate the newly proposed mechanisms. That is, GHK eq. and HH model could be interpreted via another set of founding principles that incorporate the ubiquitous phenomena of ion-adsorption.

    Palavras-Chave: adsorption; ions; mathematical models; equations; thermodynamics

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  • IPEN-DOC 27431

    TAMAGAWA, HIROHISA; MULEMBO, TITUS; LIMA, VERA M.F. de ; HANKE, WOLFGANG. GHK eq. and HH eq. for a real system is mathematically associable to each other but their physiological interpretation needs a reconsideration. Progress in Biophysics and Molecular Biology, v. 158, p. 4-15, 2020. DOI: 10.1016/j.pbiomolbio.2020.07.008

    Abstract: Despite the long and broad acceptance of the Goldman - Hodgkin - Katz equation (GHK eq.) and the Hodgkin - Huxley equation (HH eq.) as strong tools for the quantitative analysis of the membrane potential behavior, for a long time they have been utilized as separate concepts. That is the GHK eq. and the HH eq. have not been associated with each other mathematically. In this paper, an attempt to associate these equations to each other mathematically was demonstrated and was successful by viewing the system in question as a thermodynamically real system rather than an ideal system. For achieving that, two fundamental physical chemistry concepts, the mass action law, and the Boltzmann distribution were employed. Hence, this paper’s achievement is completely within the framework of common thermodynamics. Through this work, the origin of the membrane potential generation attributed to the ion adsorption-desorption process and governed by the mass action law and the Boltzmann distribution is expressed to be plausible, whereas the existing membrane potential generation mechanism states that membrane potential is generated by transmembrane ion transport. As at this moment, this work does not intend to deny the transmembrane ion transport as a membrane potential generation mechanism but urges the readers to reconsider its validity, since this work suggests that the ion adsorptiondesorption mechanism is as plausible as the transmembrane ion transport mechanism as a cause of membrane potential generation.

    Palavras-Chave: cell membranes; electric potential; physiology; mass; boltzmann equation; boltzmann statistics; adsorption; desorption; ions

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  • IPEN-DOC 27836

    LIMA, VERA M.F. de ; HANKE, WOLFGANG. Reversibility of excitation waves in brain and heart and the energy of interfacial water: Can reversibility be explained by it?. Progress in Biophysics and Molecular Biology, v. 162, p. 129-140, 2021. DOI: 10.1016/j.pbiomolbio.2020.11.002

    Abstract: In this manuscript, we interpret the implications of a discovery we made in 1993 for the understanding of the spread of excitation waves in axon, central gray matter (isolated retina) and heart. We propose that the initial burst of energy dissipation in these waves measured as potentials drops, ionic activities marked changes or optical properties being mostly the effect of dissociated water becoming liquid water and be reversible due to the further on dissociation during the refractory period. We also propose experiments in order to falsify or agree with this conjecture.

    Palavras-Chave: retina; excitation; wave propagation; resonance; epilepsy

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O gerenciamento do Repositório está a cargo da Biblioteca do IPEN. Constam neste RI, até o presente momento 20.950 itens que tanto podem ser artigos de periódicos ou de eventos nacionais e internacionais, dissertações e teses, livros, capítulo de livros e relatórios técnicos. Para participar do RI-IPEN é necessário que pelo menos um dos autores tenha vínculo acadêmico ou funcional com o Instituto. Nesta primeira etapa de funcionamento do RI, a coleta das publicações é realizada periodicamente pela equipe da Biblioteca do IPEN, extraindo os dados das bases internacionais tais como a Web of Science, Scopus, INIS, SciElo além de verificar o Currículo Lattes. O RI-IPEN apresenta também um aspecto inovador no seu funcionamento. Por meio de metadados específicos ele está vinculado ao sistema de gerenciamento das atividades do Plano Diretor anual do IPEN (SIGEPI). Com o objetivo de fornecer dados numéricos para a elaboração dos indicadores da Produção Cientifica Institucional, disponibiliza uma tabela estatística registrando em tempo real a inserção de novos itens. Foi criado um metadado que contém um número único para cada integrante da comunidade científica do IPEN. Esse metadado se transformou em um filtro que ao ser acionado apresenta todos os trabalhos de um determinado autor independente das variáveis na forma de citação do seu nome.

A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.

1. Portaria IPEN-CNEN/SP nº 387, que estabeleceu os princípios que nortearam a criação do RDI, clique aqui.


2. A experiência do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP) na criação de um Repositório Digital Institucional – RDI, clique aqui.

O Repositório Digital do IPEN é um equipamento institucional de acesso aberto, criado com o objetivo de reunir, preservar, disponibilizar e conferir maior visibilidade à Produção Científica publicada pelo Instituto, desde sua criação em 1956.

Operando, inicialmente como uma base de dados referencial o Repositório foi disponibilizado na atual plataforma, em junho de 2015. No Repositório está disponível o acesso ao conteúdo digital de artigos de periódicos, eventos, nacionais e internacionais, livros, capítulos, dissertações, teses e relatórios técnicos.

A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.

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