Vad är vilopotential?

Vilopotential är skillnaden i spänning över ett cellmembran, och den kallas ibland vilopänning. Vissa typer av celler, till exempel nervceller och muskelceller, använder vilopotential för att genomföra förändringar i cellen och kroppen. Åtgärdspotentialer, muskelsammandragning och etablering eller förändring av jämviktsprocesser i cellen involverar alla membranets vilopotential.

Det finns varierande koncentrationer av joner i cytosolen, eller inuti cellen, såväl som i olika cellulära fack och organeller. Eftersom joner antingen är positivt eller negativt laddade skapar de en laddningsskillnad mellan dessa olika fack och bildar en skillnad i elektrisk potential. Ofta kommer celler att vilja upprätthålla denna skillnad över ett membran genom att använda proteinjonpumpar och -kanaler. När en elektrisk potentialskillnad bibehålls kallas den vilopotentialen.

De joner som är mest involverade i att skapa och upprätthålla en viltspänning för ett membran är natrium (Na) och kalium (K) joner. Generellt är koncentrationen av K ⁺ större inuti cellen än utanför, medan koncentrationen av Na ⁺ är större utanför cellen än inuti. Denna skillnad upprätthålls av en membranproteinpump, kallad Na ⁺ / K ⁺ -ATPas, som använder adenosintrifosfat (ATP) för energi för att upprätthålla de relativa koncentrationerna. Pumpen innehåller tre Na ⁺ -joner i cellen för varje två K ⁺ -joner som den exporterar, vilket ger cellens inre en mer negativ laddning. Denna vilopotential är särskilt viktig för nervceller, som använder spänningsskillnaden för att avfyra åtgärder.

I nervceller och andra celler i nervsystemet genereras en handlingspotential när vilopotentialen störs. Handlingspotentialen börjar med ett tillströmning av Na ⁺ -joner till cellen genom vissa jonkanaler, vilket skapar en depolarisering av membranpotentialen när en viss tröskel har uppnåtts. Här genereras handlingspotentialen och den elektriska signalen överförs genom neuronet. Efter spikningen i Na ⁺ öppnas fler spänningsgrindade jonkanaler och släpper K ⁺ från cellen, ett steg i handlingspotentialen kallas hyperpolarisering, där membranpotentialen sjunker under den normala vilospänningen. Cellen återupprättar sedan sin vilopotential med hjälp av Na ⁺ / K ⁺ -ATPas i processen för ompolarisering.

Kalciumjoner (Ca) är också viktiga för att bibehålla den vilande membranpotentialen i muskelceller. Ca ²⁺ -jonerna lagras i en organell som kallas sarkoplasmatisk retikulum, som innehåller proteinpumpar för att bibehålla höga koncentrationer av Ca ²⁺ i facket. När en muskelcell får höra att dra ihop, utlöser en elektrisk signal det sarkoplasmiska retikulumet genom att använda vilopotentialen. Facket kan sedan öppnas och släpper ut Ca 2 ⁺ -joner i cellen, som binder till fibrerna som gör att musklerna kan dras samman.