Что такое мембранный потенциал?

Мембранный потенциал - это напряжение, которое существует на мембране клетки. Он также известен как трансмембранный потенциал, и это особенно важно в нервных клетках или нейронах. Мембранный потенциал вызван разностью электрических потенциалов между внутренней и внешней частью ячейки. Когда нейрон находится в состоянии покоя, то есть он не запускает нервный импульс, внутренняя часть его клеточной мембраны имеет отрицательный заряд по сравнению с внешней стороной клетки. Это происходит из-за различных концентраций заряженных ионов непосредственно внутри и снаружи мембраны.

Мембранные потенциалы возникают потому, что клеточные мембраны не позволяют ионам натрия и калия свободно проходить в клетки и выходить из них и достигать равновесия. Вместо этого специальные проходы, известные как ионные каналы, позволяют ионам калия выходить через клеточную мембрану, уменьшая положительный заряд внутри клетки. Ионные насосы в мембране используют энергию для откачивания ионов натрия из клетки, в то же время закачивая калий. Для каждой пары ионов калия, которые перемещаются в клетку этими переносчиками ионов, три иона натрия выводятся наружу, вызывая общую потерю положительный заряд от клетки. Отрицательно заряженные молекулы белка внутри клетки также не могут покинуть клетки.

Вместе эти факторы создают отрицательный заряд внутри клетки относительно внешнего, который формирует мембранный потенциал. Потенциал постоянен в состоянии покоя, но изменяется в нервных клетках, когда импульсы передаются от одного нейрона к другому. Во время передачи нервного импульса возникает так называемый потенциал действия, когда клеточная мембрана проходит процесс, называемый деполяризацией. После потенциала действия мембранный потенциал возвращается в свое нормальное состояние покоя, которое обычно измеряется как разница -70 милливольт между внутренней и внешней частью мембраны.

Потенциал действия начинается, когда в клетку приходит нервный стимул, открывая специальные натриевые каналы в клеточной мембране. Положительно заряженные ионы натрия переходят в клетку, и мембранный потенциал изменяется, становясь менее отрицательным. Когда достигается точка, известная как порог действия, открывается гораздо больше натриевых каналов, и внутренняя часть клеточной мембраны становится положительно заряженной, противоположной нормальной.

Вокруг пика потенциала действия калиевые каналы открываются и калий выпадает из клетки. Это делает внутреннюю часть клетки более негативной, так что мембрана переполяризована. В это же время закрываются натриевые каналы. Обычно реполяризация переходит и постепенно возвращается к нормальному мембранному потенциалу покоя. Этот процесс обращения потенциала мембраны для создания потенциала действия - это то, что позволяет импульсам передаваться по нервам.