Hvad er hvilepotentiale?

Hvilepotentiale er forskellen i spænding på tværs af en cellemembran, og det kaldes undertiden hvilespænding. Visse typer celler, såsom neuroner og muskelceller, bruger hvilepotentiale til at vedtage ændringer i cellen og kroppen. Handlingspotentialer, muskelsammentrækning og etablering eller ændring af ligevægtsprocesser i cellen involverer alle membranens hvilepotentiale.

Der er forskellige koncentrationer af ioner i cytosolen eller cellens interiør samt inde i forskellige cellulære rum og organeller. Da ioner enten er positivt eller negativt ladet, skaber de en ladningsforskel mellem disse forskellige rum, hvilket danner en forskel i elektrisk potentiale. Ofte vil celler ønske at opretholde denne forskel på tværs af en membran ved hjælp af proteinionpumper og kanaler. Når der opretholdes en elektrisk potentialeforskel, kaldes det hvilepotentialet.

Ioner, der er mest involveret i at skabe og opretholde en hvilespændingFor en membran er natrium (NA) og kalium (K) -ioner. Generelt er koncentrationen af ​​K ⁺ større inde i cellen end udenfor, mens koncentrationen af ​​Na ⁺ er større uden for cellen end inde. Denne forskel opretholdes af en membranproteinpumpe kaldet Na ⁺/k ⁺ -ATPase, der bruger adenosintriphosphat (ATP) til energi til at opretholde de relative koncentrationer. Pumpen inkorporerer tre na ⁺ ioner i cellen for hver to k ⁺ ioner, den eksporterer, hvilket giver cellens interiør en mere negativ ladning. Dette hvilepotentiale er især vigtigt for neuroner, der bruger spændingsforskellen til brandhandlingspotentialer.

I neuroner og andre celler i nervesystemet genereres et handlingspotentiale, når hvilepotentialet forstyrres. Handlingspotentialet begynder med en tilstrømning af Na ⁺ ioner til CELL gennem visse ionkanaler, der skaber en depolarisering af membranpotentialet, når en bestemt tærskel er opfyldt. Her genereres handlingspotentialet, og det elektriske signal overføres gennem neuronet. Efter spidsen i Na ⁺, mere spændings-gatede ionkanaler åbne, og frigiver K ⁺ fra cellen, kaldes et trin i handlingspotentialet som hyperpolarisering, hvor membranpotentialet falder under den normale hvilespænding. Cellen genopretter derefter sit hvilepotentiale ved hjælp af Na ⁺/k ⁺ -atpase i processen med repolarisering.

Calcium (CA) -ioner er også vigtige for at opretholde hvilemembranpotentialet i muskelceller. CA ²⁺ -ionerne opbevares i en organelle kaldet den sarkoplasmatiske retikulum, der indeholder proteinpumper til at opretholde høje koncentrationer af CA ²⁺ inde i rummet. Når en muskelcelle bliver bedt om at sammentrække, udløser et elektrisk signal den sarkoplasmatiske retikulUm ved at bruge hvilepotentialet. Rummet er derefter i stand til at åbne og frigive CA ²⁺ ioner i cellen, der binder til fibrene, der giver musklerne mulighed for at sammentrække.