Co je klidový potenciál?

Klidový potenciál je rozdíl napětí napříč buněčnou membránou a někdy se označuje jako klidové napětí. Některé typy buněk, jako jsou neurony a svalové buňky, využívají klidový potenciál k vyvolání změn v buňce a těle. Akční potenciál, svalová kontrakce a nastolení nebo změna rovnovážných procesů v buňce zahrnují klidový potenciál membrány.

Existují různé koncentrace iontů v cytosolu nebo uvnitř buňky, jakož i uvnitř různých buněčných kompartmentů a organel. Protože ionty jsou buď kladně nebo záporně nabity, vytvářejí rozdíl náboje mezi těmito různými oddíly, což vytváří rozdíl v elektrickém potenciálu. Buňky budou často chtít udržet tento rozdíl přes membránu pomocí proteinových iontových pump a kanálů. Když je zachován rozdíl elektrického potenciálu, nazývá se klidový potenciál.

Ionty, které se nejvíce podílejí na tvorbě a udržování klidového napětí pro membránu, jsou ionty sodíku (Na) a draslíku (K). Obecně je koncentrace K ⁺ větší uvnitř buňky než venku, zatímco koncentrace Na ⁺ je větší mimo buňku než uvnitř. Tento rozdíl je udržován membránovou proteinovou pumpou zvanou Na ⁺ / K ⁺ -ATPáza, která využívá energii adenosintrifosfátu (ATP) k udržení relativních koncentrací. Čerpadlo zahrnuje tři Na ⁺ ionty do buňky pro každé dva K ⁺ ionty, které exportuje, což dává vnitřku buňky zápornější náboj. Tento klidový potenciál je obzvláště důležitý pro neurony, které využívají rozdílu napětí k akčním potenciálům ohně.

V neuronech a dalších buňkách nervového systému je akční potenciál generován, když je klidový potenciál narušen. Akční potenciál začíná přítokem iontů Na ⁺ do buňky prostřednictvím určitých iontových kanálů, což vytváří depolarizaci membránového potenciálu, jakmile je dosaženo určitého prahu. Zde je generován akční potenciál a elektrický signál je přenášen neuronem. Po špičce v Na ⁺ , otevřených iontových kanálech s více napětím a uvolnění K ⁺ z buňky, je krok v akčním potenciálu známý jako hyperpolarizace, kde membránový potenciál klesne pod normální klidové napětí. Buňka poté obnovuje svůj klidový potenciál pomocí Na ⁺ / K ⁺ -ATPázy v procesu repolarizace.

Při udržování klidového membránového potenciálu ve svalových buňkách jsou důležité i ionty vápníku (Ca). Ca2 ⁺ ionty jsou uloženy v organele zvané sarkoplazmatické retikulum, které obsahuje proteinové pumpy pro udržení vysokých koncentrací Ca2 ⁺ uvnitř kompartmentu. Když je svalové buňce řečeno, aby se stahovala, elektrický signál spustí sarkoplasmatické retikulum pomocí klidového potenciálu. Komora se pak může otevřít a uvolnit ionty Ca ²⁺ do buňky, které se vážou na vlákna, která svalu umožňují stahovat.