Co to jest potencjał błonowy?
Potencjał membrany to napięcie występujące na membranie komórki. Jest również znany jako potencjał transbłonowy i jest szczególnie ważny w komórkach nerwowych lub neuronach. Potencjał błony jest spowodowany różnicą potencjałów elektrycznych między wnętrzem a zewnętrzem komórki. Kiedy neuron jest w spoczynku, co oznacza, że nie wystrzeliwuje impulsu nerwowego, wnętrze jego błony komórkowej ma ładunek ujemny w porównaniu z komórką na zewnątrz. Wynika to z różnych stężeń naładowanych jonów bezpośrednio wewnątrz i na zewnątrz membrany.
Potencjały membranowe powstają, ponieważ błony komórkowe nie pozwalają na swobodny przepływ jonów sodu i potasu do i z komórek i osiągnięcie równowagi. Zamiast tego specjalne pasaże znane jako kanały jonowe pozwalają jonom potasu przemieszczać się przez błonę komórkową, zmniejszając ładunek dodatni wewnątrz komórki. Pompy jonowe w membranie zużywają energię do wypompowywania jonów sodu z komórki, jednocześnie wpompowując potas. Dla każdej pary jonów potasu, które są przenoszone do komórki przez te transportery jonów, trzy jony sodu są przemieszczane na zewnątrz, powodując całkowitą utratę dodatni ładunek z komórki. Ujemnie naładowane cząsteczki białka wewnątrz komórki są również zabezpieczone przed opuszczeniem.
Razem czynniki te tworzą ładunek ujemny wewnątrz komórki w stosunku do zewnątrz, co tworzy potencjał błonowy. Potencjał jest stały w spoczynku, ale zmienia się w komórkach nerwowych, gdy impulsy są przekazywane z jednego neuronu do drugiego. Podczas transmisji impulsu nerwowego występuje zjawisko zwane potencjałem czynnościowym, w którym błona komórkowa przechodzi proces zwany depolaryzacją. Po potencjale czynnościowym potencjał membrany powraca do normalnego stanu spoczynkowego, który jest zwykle mierzony jako różnica -70 miliwoltów między wnętrzem a zewnętrzem membrany.
Potencjał czynnościowy zaczyna się, gdy bodziec nerwowy dociera do komórki, otwierając specjalne kanały sodowe w błonie komórkowej. Dodatnio naładowane jony sodu przechodzą do komórki, a potencjał błony zmienia się, stając się mniej ujemny. Po osiągnięciu punktu zwanego progiem działania otwiera się znacznie więcej kanałów sodowych, a wnętrze błony komórkowej zostaje naładowane dodatnio, co jest odwrotnością normalnej.
W pobliżu szczytu potencjału czynnościowego otwierają się kanały potasowe i potas wylewa się z komórki. To sprawia, że wnętrze komórki jest bardziej ujemne, dzięki czemu membrana jest repolaryzowana. Kanały sodowe również zamykają się w tym czasie. Zwykle repolaryzacja przekracza i stopniowo powraca do normalnego potencjału błony spoczynkowej. Ten proces odwracania potencjału błonowego w celu stworzenia potencjału czynnościowego pozwala na przekazywanie impulsów wzdłuż nerwów.