Wat is rustpotentieel?

Rustpotentieel is het verschil in spanning over een celmembraan, en het wordt soms rustspanning genoemd. Bepaalde soorten cellen, zoals neuronen en spiercellen, gebruiken rustpotentieel om veranderingen in de cel en het lichaam tot stand te brengen. Actiepotentialen, spiercontractie en het tot stand brengen of veranderen van evenwichtsprocessen in de cel hebben allemaal betrekking op het rustpotentieel van het membraan.

Er zijn verschillende concentraties ionen in het cytosol of celinterieur, evenals in verschillende cellulaire compartimenten en organellen. Omdat ionen positief of negatief geladen zijn, creëren ze een ladingsverschil tussen deze verschillende compartimenten en vormen ze een verschil in elektrisch potentiaal. Vaak zullen cellen dit verschil over een membraan willen behouden met behulp van eiwitionenpompen en -kanalen. Wanneer een elektrisch potentiaalverschil wordt gehandhaafd, wordt dit het rustpotentiaal genoemd.

De ionen die het meest betrokken zijn bij het creëren en handhaven van een rustspanning voor 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 ⁺ groter is buiten de cel dan binnen. Dit verschil wordt gehandhaafd door een membraaneiwitpomp, de Na ⁺ / K ⁺ -ATPase genaamd, die adenosinetrifosfaat (ATP) gebruikt voor energie om de relatieve concentraties te handhaven. De pomp bevat drie Na ⁺ -ionen in de cel voor elke twee K ⁺ -ionen die het exporteert, waardoor het inwendige van de cel een meer negatieve lading krijgt. Dit rustpotentiaal is vooral belangrijk voor neuronen, die het spanningsverschil gebruiken om actiepotentialen af ​​te vuren.

In neuronen en andere cellen in het zenuwstelsel wordt een actiepotentiaal gegenereerd wanneer het rustpotentieel wordt verstoord. De actiepotentiaal begint met een instroom van Na ⁺ -ionen in de cel via bepaalde ionkanalen, die een depolarisatie van de membraanpotentiaal creëert zodra een bepaalde drempel is bereikt. Hier wordt het 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 vrijkomt, een stap in de actiepotentiaal staat bekend als hyperpolarisatie, waarbij de membraanpotentiaal onder de normale rustspanning daalt. De cel herstelt vervolgens zijn rustpotentiaal met behulp van de Na ⁺ / K ⁺ -ATPase tijdens het repolarisatieproces.

Calcium (Ca) -ionen zijn ook belangrijk voor het behoud van het rustmembraanpotentieel in spiercellen. De Ca ²⁺ ionen worden opgeslagen in een organel genaamd het sarcoplasmatisch reticulum, dat eiwitpompen bevat om hoge concentraties Ca ²⁺ in het compartiment te houden. Wanneer verteld wordt dat een spiercel samentrekt, activeert een elektrisch signaal het sarcoplasmatisch reticulum door gebruik te maken van het rustpotentiaal. Het compartiment kan zich vervolgens openen en Ca2 ⁺ -ionen vrijgeven in de cel, die zich binden aan de vezels waardoor de spier samentrekt.