Potențial de membrană

Toată viața vine din mare. Prin urmare, există condiții în corp care se bazează pe aceste condiții de viață originale. Aceasta înseamnă că blocurile vitale din organism sunt sărurile. Ele permit toate procesele fiziologice, fac parte din organe și formează ioni în soluție apoasă. Clorura de sodiu și potasiu sunt sărurile dominante din celule. În formă ionică, ele sunt forța motrice a funcțiilor proteice, determină componentele osmotice active între interiorul celulelor și condițiile externe și provoacă potențialele electrice. Unul dintre acestea este potențialul membranei.

Care este potențialul membranei?

Toate celulele au proprietatea de a dezvolta un potențial de membrană. Se înțelege că un potențial de membrană este tensiunea electrică sau diferența de potențial dintre exteriorul și interiorul unei membrane celulare. Când soluțiile concentrate de electroliți ale unei membrane sunt separate una de cealaltă și conductivitatea în membrană pentru ioni este prezentă, apare un potențial de membrană.

Procesele biologice din organism sunt extrem de complexe. Potențialul membranei joacă un rol crucial, în special pentru mușchii și celulele nervoase, precum și pentru toate celulele senzoriale. În toate aceste celule procesul este în repaus. Celulele sunt activate doar de un anumit stimul sau excitație și tensiunea se schimbă. Schimbarea are loc din potențialul de odihnă și revine la acesta. În acest caz, se vorbește despre o depolarizare.

Aceasta este scăderea potențialului membranei datorită efectelor electrice, chimice sau mecanice. Schimbarea de tensiune are loc ca un impuls, este transmisă de-a lungul membranei, transmite informații în întregul organism și permite comunicarea între organele individuale, în sistemul nervos și cu mediul.

Funcție și sarcină

Celula din corpul uman este excitabilă și constă din ioni de sodiu în măsura în care sunt extracelulare. Puțini ioni de sodiu sunt prezenți intracelular. Dezechilibrul dintre interiorul și exteriorul celulei creează un potențial negativ de membrană.

Potențialele de membrană sunt întotdeauna încărcate negativ și au valori constante și caracteristice în tipurile de celule individuale. Acestea sunt măsurate cu microelectrodi, unul dintre ele conduc în interiorul celulei, iar celălalt este situat ca un electrod de referință în spațiul extracelular.

Cauza unui potențial de membrană este diferența de concentrație a ionilor. Aceasta înseamnă că tensiunea electrică se acumulează pe întreaga membrană, chiar dacă distribuția netă a ionilor pozitivi și negativi este aceeași pe ambele părți. Un potențial de membrană este creat deoarece stratul lipidic al celulei permite ionilor să se acumuleze pe suprafața membranei, dar nu poate pătrunde prin zone non-polare. Membrana celulară are o conductivitate insuficientă pentru ioni. Aceasta creează o presiune de difuzie ridicată. Nu numai în ansamblu, fiecare celulă are conductivitate electrică. Presiunea de difuzie duce apoi la trecerea din citoplasmă.

De îndată ce un ion de potasiu curge în aceste condiții, pierderea încărcării pozitive în celulă.Suprafața internă a membranei este, așadar, încărcată negativ pentru a crea un echilibru. Acest lucru creează un potențial electric. Aceasta crește cu fiecare schimbare de latură a ionilor. Aceasta la rândul său reduce gradientul de concentrație al membranei și, ca urmare, presiunea de difuzie a potasiului. Ieșirea este întreruptă și se creează din nou un echilibru.

Nivelul unui potențial de membrană diferă de la celulă la celulă. De regulă, celula se comportă negativ la exteriorul celulei și variază în ordinea mărimii între (-) 50 mV până la (-) 100 mV. În celulele musculare netede, la rândul lor, apar potențiale de membrană mai mici de (-) 30 mV.

De îndată ce celula se extinde, ceea ce este cazul în mușchi și celule nervoase, potențialul membranei diferă, de asemenea, spațial. Acolo servește în principal ca propagare și transmisie a semnalului, în timp ce permite procesarea informațiilor în celulele senzoriale. Aceasta din urmă se întâmplă în aceeași formă în sistemul nervos central.

În mitocondrii și cloroplaste, potențialul membranei este o cuplare energetică între procesele de metabolism energetic. Ionii sunt transportați împotriva tensiunii. Măsurarea este dificilă în astfel de condiții, mai ales dacă trebuie să aibă loc fără interferențe mecanice, chimice sau electrice.

Alte afecțiuni apar în exteriorul celulei, adică în lichidul extracelular. Nu există molecule proteice acolo, motiv pentru care raportul este inversat. Moleculele proteice au o conductivitate ridicată, dar nu pot trece de peretele membranei. Ionii de potasiu pozitivi se străduiesc întotdeauna să echilibreze concentrația. Aceasta creează un transport pasiv al moleculelor în fluidul extracelular.

Acest proces continuă până când sarcina electrică acumulată este din nou în echilibru. În acest caz, există un potențial Nernst. Aceasta înseamnă că un potențial poate fi calculat pentru toți ionii, deoarece mărimea depinde de gradientul de concentrație de pe ambele părți ale membranei. În cazul potasiului, mărimea este (-) 70 până la (-) 90 mV în condiții fiziologice, iar în cazul sodiului este în jur de (+) 60 mV.

Boli și afecțiuni

Nivelul potențialului de membrană caracterizează starea generală de sănătate a celulelor. O celulă sănătoasă este de ordinul (-) 70 - (-) 90 mV. Fluxul de energie este puternic, celula este puternic polarizată. Cinci procente din energia subtilă sunt utilizate pentru polarizare. Prin urmare, potențialul membranei este ridicat.

Arată diferit cu o celulă bolnavă. Datorită zonei cu energie redusă, are nevoie de energie subtilă din mediul său. Făcând acest lucru, se leagănă orizontal sau se întoarce la stânga. Potențialul de membrană al acestor celule este foarte mic, la fel și vibrațiile celulare. Celulele canceroase de ex. B. au doar o magnitudine de (-) 10 mV. Prin urmare, susceptibilitatea la infecție este foarte mare.