Hvad er membranpotentiale?
Et membranpotentiale er den spænding, der findes over membranen i en celle. Det er også kendt som et transmembranpotentiale, og det er især vigtigt i nerveceller eller neuroner. Membranpotentialet er forårsaget af en elektrisk potentialeforskel mellem indersiden og ydersiden af cellen. Når en neuron er i ro, hvilket betyder, at den ikke skyder en nerveimpuls, har indersiden af dens cellemembran en negativ ladning sammenlignet med cellens yderside. Dette er resultatet af forskellige koncentrationer af ladede ioner umiddelbart inden og uden for membranen.
Membranpotentialer opstår, fordi cellemembraner ikke tillader, at natrium- og kaliumioner passerer frit ind og ud af celler og når en ligevægt. I stedet tillader specielle passager, der kaldes ionkanaler, kaliumioner at bevæge sig ud gennem cellemembranen, hvilket reducerer den positive ladning inde i cellen. Ionpumper i membranen bruger energi til at pumpe natriumioner ud af cellen, mens de pumper kalium i. For hvert par kaliumioner, der flyttes ind i cellen af disse iontransportører, flyttes tre natriumioner uden for, hvilket forårsager et samlet tab af positiv ladning fra cellen. Negativt ladede proteinmolekyler inde i cellen forhindres også i at forlade.
Tilsammen skaber disse faktorer en negativ ladning inde i cellen i forhold til ydersiden, som danner membranpotentialet. Potentialet er konstant i hvile, men ændringer i nerveceller, når impulser overføres fra en neuron til en anden. Under transmission af nerveimpulser forekommer det, der er kendt som et handlingspotentiale, hvor cellemembranen gennemgår en proces kaldet depolarisering. Efter handlingspotentialet vender membranpotentialet tilbage til sin normale hviletilstand, som normalt måles som en forskel på -70 millivolt mellem indersiden og ydersiden af membranen.
Handlingspotentialet begynder, når en nervestimulus ankommer til cellen, hvor man åbner specielle natriumkanaler i cellemembranen. Positivt ladede natriumioner passerer ind i cellen, og membranpotentialet ændres og bliver mindre negativt. Når et punkt kaldet handlingstærsklen nås, åbnes mange flere natriumkanaler, og indersiden af cellemembranen bliver positivt ladet, omvendt af det normale.
Omkring toppen af handlingspotentialet åbnes kaliumkanaler, og kalium oversvømmer ud af cellen. Dette gør indersiden af cellen mere negativ, så membranen genpolariseres. Natriumkanaler lukker også omkring denne tid. Normalt overskrider repolariseringen og vender gradvist tilbage til det normale hvilemembranpotentiale. Denne proces med at vende membranpotentialet for at skabe et handlingspotentiale er det, der gør det muligt at overføre impulser langs nerver.