Wat is membraanpotentieel?

Een membraanpotentiaal is de spanning die bestaat over het membraan van een cel. Het is ook bekend als een transmembraanpotentiaal en het is vooral belangrijk in zenuwcellen of neuronen. De membraanpotentiaal wordt veroorzaakt door een elektrisch potentiaalverschil tussen de binnenkant en de buitenkant van de cel. Wanneer een neuron in rust is, wat betekent dat het geen zenuwimpuls afvuurt, heeft de binnenkant van zijn celmembraan een negatieve lading in vergelijking met de buitenkant van de cel. Dit resulteert uit verschillende concentraties van geladen ionen direct binnen en buiten het membraan.

Membraanpotentialen ontstaan ​​omdat celmembranen natrium- en kaliumionen niet vrij in en uit cellen laten passeren en een evenwicht bereiken. In plaats daarvan laten speciale doorgangen bekend als ionkanalen toe dat kaliumionen door het celmembraan bewegen, waardoor de positieve lading in de cel wordt verminderd. Ionenpompen in het membraan gebruiken energie om natriumionen uit de cel te pompen, terwijl kalium naar binnen wordt gepompt. Voor elk paar kaliumionen die door deze ionentransporters in de cel worden verplaatst, worden drie natriumionen naar buiten verplaatst, wat een algemeen verlies van positieve lading van de cel. Er wordt ook voorkomen dat negatief geladen eiwitmoleculen in de cel vertrekken.

Samen creëren deze factoren een negatieve lading in de cel ten opzichte van de buitenkant, die het membraanpotentiaal vormt. Het potentieel is constant in rust, maar verandert in zenuwcellen wanneer impulsen worden overgedragen van het ene neuron naar het andere. Tijdens zenuwimpulsoverdracht vindt een zogenaamd actiepotentiaal plaats, waarbij het celmembraan een proces doorloopt dat depolarisatie wordt genoemd. Na de actiepotentiaal keert de membraanpotentiaal terug naar zijn normale rusttoestand, die normaal wordt gemeten als een verschil van -70 millivolt tussen de binnenkant en de buitenkant van het membraan.

Het actiepotentieel begint wanneer een zenuwstimulus de cel binnenkomt en speciale natriumkanalen in het celmembraan opent. Positief geladen natriumionen gaan de cel binnen en de membraanpotentiaal verandert en wordt minder negatief. Wanneer een punt dat bekend staat als de actiedrempel wordt bereikt, openen veel meer natriumkanalen en wordt de binnenkant van het celmembraan positief geladen, het omgekeerde van normaal.

Rond de piek van het actiepotentieel gaan kaliumkanalen open en stroomt kalium uit de cel. Dit maakt de binnenkant van de cel negatiever, zodat het membraan opnieuw wordt gepolariseerd. Natriumkanalen sluiten ook rond deze tijd. Gewoonlijk schiet de repolarisatie voorbij en keert geleidelijk terug naar het normale rustmembraanpotentieel. Dit proces van het omkeren van de membraanpotentiaal om een ​​actiepotentiaal te creëren, maakt het mogelijk dat impulsen langs zenuwen worden overgedragen.