Hva er membranpotensialet?

Et membranpotensial er spenningen som eksisterer over membranen til en celle. Det er også kjent som et transmembranpotensial, og det er spesielt viktig i nerveceller, eller nevroner. Membranpotensialet er forårsaket av en elektrisk potensialforskjell mellom innsiden og utsiden av cellen. Når en nevron er i ro, noe som betyr at den ikke skyter en nerveimpuls, har innsiden av cellemembranen en negativ ladning sammenlignet med cellens utsiden. Dette resulterer fra forskjellige konsentrasjoner av ladede ioner umiddelbart i og utenfor membranen.

Membranpotensialer oppstår fordi cellemembraner ikke lar natrium- og kaliumioner passere fritt inn og ut av celler og nå en likevekt. I stedet tillater spesielle passasjer kjent som ionekanaler kaliumioner å bevege seg ut gjennom cellemembranen, noe som reduserer den positive ladningen inne i cellen. Ionpumper i membranen bruker energi på å pumpe natriumioner ut av cellen, mens de pumper kalium i. For hvert par kaliumioner som blir flyttet inn i cellen av disse ionetransportørene, blir tre natriumioner flyttet utenfor, noe som forårsaker et generelt tap av positiv ladning fra cellen. Negativt ladede proteinmolekyler inne i cellen forhindres også fra å forlate.

Til sammen skaper disse faktorene en negativ ladning inne i cellen i forhold til utsiden, som danner membranpotensialet. Potensialet er konstant i ro, men endringer i nerveceller når impulser overføres fra en nevron til en annen. Under overføring av nerveimpulser oppstår det som er kjent som et handlingspotensial, der cellemembranen går gjennom en prosess som kalles depolarisering. Etter handlingspotensialet går membranpotensialet tilbake til sin normale hviletilstand, som normalt måles som en forskjell på -70 millivolt mellom innsiden og utsiden av membranen.

Handlingspotensialet begynner når en nervestimulus ankommer cellen, og åpner spesielle natriumkanaler i cellemembranen. Positivt ladede natriumioner går inn i cellen, og membranpotensialet endres, og blir mindre negativt. Når et punkt kjent som handlingsterskelen er nådd, åpnes mange flere natriumkanaler, og innsiden av cellemembranen blir positivt ladet, motsatt av det normale.

Rundt toppen av handlingspotensialet åpnes kaliumkanaler og kalium flommer ut av cellen. Dette gjør innsiden av cellen mer negativ, slik at membranen blir polarisert. Natriumkanaler stenger også rundt denne tiden. Vanligvis overskrider repolarisasjonen og går gradvis tilbake til det normale hvilemembranpotensialet. Denne prosessen med å reversere membranpotensialet for å skape et handlingspotensial er det som gjør at impulser kan overføres langs nerver.