Wat is rustpotentieel?

Rustend potentieel is het verschil in spanning over een celmembraan en het wordt soms aangeduid als rustspanning. Bepaalde soorten cellen, zoals neuronen en spiercellen, gebruiken rustpotentiaal om veranderingen in de cel en het lichaam uit te voeren. Actiepotentialen, spiercontractie en het vaststellen of veranderen van evenwichtsprocessen in de cel omvatten allemaal het rustpotentieel van het membraan.

Er zijn verschillende concentraties ionen in het cytosol of celinterieur, evenals binnen verschillende cellulaire compartimenten en organellen. Omdat ionen positief of negatief zijn geladen, creëren ze een ladingsverschil tussen deze verschillende compartimenten, waardoor een verschil in elektrisch potentieel wordt gevormd. Vaak willen cellen dit verschil in een membraan behouden met behulp van eiwitionpompen en kanalen. Wanneer een elektrisch potentiaalverschil wordt gehandhaafd, wordt dit het rustpotentieel genoemd.

De ionen die het meest betrokken zijn bij het creëren en onderhouden van een rustspanningVoor een membraan zijn natrium (NA) en kalium (k) ionen. Over het algemeen is de concentratie van K ⁺ groter in de cel dan buiten, terwijl de concentratie van Na ⁺ buiten de cel groter is dan binnen. Dit verschil wordt gehandhaafd door een membraaneiwitpomp genaamd de Na ⁺/k ⁺ -atpase, dat adenosinetrifosfaat (ATP) gebruikt voor energie om de relatieve concentraties te behouden. De pomp bevat drie Na ⁺ ionen in de cel voor elke twee K ⁺ ionen die het exporteert, waardoor de interieur van de cel een meer negatieve lading krijgt. Dit rustpotentieel is vooral belangrijk voor neuronen, die het spanningsverschil gebruiken om actiepotentialen te vuren.

In neuronen en andere cellen in het zenuwstelsel wordt een actiepotentiaal gegenereerd wanneer het rustpotentieel wordt verstoord. Het actiepotentieel begint met een instroom van Na + ionen in de CELL via bepaalde ionkanalen, die een depolarisatie van het membraanpotentiaal creëert zodra aan een bepaalde drempel is voldaan. Hier wordt de actiepotentiaal gegenereerd en wordt het elektrische signaal door het neuron verzonden. Na de piek in Na ⁺ openen meer spanningsafhankelijke ionkanalen, waardoor k ^{+ uit de cel wordt vrijgegeven, een stap in het actiepotentiaal bekend staat als hyperpolarisatie, waarbij de membraanpotentiaal onder de normale rustspanning daalt. De cel herstelt vervolgens zijn rustpotentiaal met behulp van de Na +/k + -atpase in het proces van repolarisatie.}

calcium (Ca) ionen zijn ook belangrijk bij het handhaven van het rustmembraanpotentieel in spiercellen. De ca ^{2+ ionen worden opgeslagen in een organel genaamd het sarcoplasmatisch reticulum, dat eiwitpompen bevat om hoge concentraties van Ca 2+} in het compartiment te handhaven. Wanneer een spiercel wordt verteld om te samentrekken, veroorzaakt een elektrisch signaal de sarcoplasmatische reticulum door het rustpotentieel te gebruiken. Het compartiment kan vervolgens openen en ca ²⁺ ionen in de cel vrijgeven, die binden aan de vezels waarmee de spier kan samentrekken.