Alt liv stammer fra havet. Derfor er det forhold i kroppen som bygger på disse opprinnelige livsforholdene. Dette betyr at viktige byggesteiner i organismen er salter. De muliggjør alle fysiologiske prosesser, er en del av organene og danner ioner i vandig løsning. natrium og kalium klorid er dominerende salter i celler. I ionisk form driver de proteinfunksjoner, bestemmer de osmotisk aktive komponentene mellom celleinnvendig og ytre forhold, og forårsaker elektriske potensialer. Et slikt potensial er membranpotensialet.
Hva er membranpotensialet?
Et membranpotensial er den elektriske spenningen eller potensialforskjellen mellom utsiden og innsiden av a cellemembran. Alle celler har egenskapen til å danne et membranpotensial. Med et membranpotensial forstås den elektriske spenningen eller potensialforskjellen mellom utsiden og innsiden av a cellemembran. Når konsentrert elektrolytt løsninger av en membran er skilt fra hverandre og det er ledningsevne i membranen for ioner, oppstår et membranpotensial. Biologiske prosesser i kroppen er ekstremt komplekse. Spesielt for muskel- og nerveceller, og også for alle sensoriske celler, spiller membranpotensialet en avgjørende rolle. I alle disse cellene er prosessen i en tilstand av hvile. Bare ved en viss stimulering eller eksitasjon aktiveres cellene og en spenningsendring oppstår. Endringen skjer fra hvilepotensialet og kommer tilbake til det. I dette tilfellet snakker vi om depolarisering. Dette er reduksjonen av membranpotensial på grunn av elektriske, kjemiske eller mekaniske effekter. Spenningsendringen skjer som en impuls og overføres langs membranen, og overfører dermed informasjon gjennom hele organismen og gjør det mulig for de enkelte organene å kommunisere med hverandre, nervesystemet, og miljøet.
Funksjon og oppgave
Cellen i menneskekroppen er opphisselig og består av natrium ioner, i den grad de er ekstracellulære. Få natrium ioner er tilstede intracellularly. Ubalansen mellom innsiden og utsiden av cellen resulterer i et negativt membranpotensial. Membranpotensialer er alltid negativt ladet og har konstante og karakteristiske størrelser i individuelle celletyper. De måles med mikroelektroder, den ene fører inn i det indre av cellen og den andre ligger i det ekstracellulære rommet som en referanseelektrode. Årsaken til et membranpotensial er forskjellen i konsentrasjon av ioner. Dette betyr at elektrisk spenning bygger seg opp over membranen, selv om nettet distribusjon av positive og negative ioner er det samme på begge sider. Et membranpotensiale bygger seg opp fordi lipidlaget i cellen gjør det mulig for ioner å akkumulere på membranoverflaten, men de kan ikke trenge gjennom ikke-polare områder. De cellemembran har for lav ledningsevne til at ionene kan gjøre det. Dette resulterer i et høyt diffusjonstrykk. Ikke bare som helhet har hver enkelt celle elektrisk ledningsevne. Diffusjonstrykket fører deretter til overføring fra cytoplasmaet. Så snart en kalium ion slipper ut under disse forholdene, går positiv ladning tapt i cellen. Derfor blir den indre membranoverflaten negativt ladet for å skape en balansere. Dermed dannes et elektrisk potensial. Dette øker med hver sideveksling av ionene. I sin tur, den konsentrasjon gradient av membranen avtar, og med det diffusjonstrykket til kalium. Utstrømningen blir dermed avbrutt og det opprettes en ny likevekt. Nivået på et membranpotensial er forskjellig fra celle til celle. Som regel er det negativt med hensyn til celleutvendig og varierer i størrelse fra (-) 50 mV til (-) 100 mV. I glatte muskelceller utvikler det seg derimot mindre membranpotensialer på (-) 30 mV. Så snart cellen utvides, noe som er tilfelle i muskel- og nerveceller, skiller også membranpotensialet seg romlig. Der fungerer den primært som forplantning og signaloverføring, mens den i sensoriske celler muliggjør informasjonsbehandling. Sistnevnte forekommer i samme form i det sentrale nervesystemet. på mitokondrier og kloroplaster, er membranpotensialet den energiske koblingen mellom energimetabolske prosesser. I denne prosessen transporteres ioner mot spenningen. Under slike forhold er måling vanskelig, spesielt hvis den skal finne sted uten mekanisk, kjemisk eller elektrisk interferens. Andre forhold forekommer i celleutvendig, dvs. i ekstracellulær væske. Det er ikke noe protein molekyler der, og derfor er forholdet reversert. Selv om proteinet molekyler har høy ledningsevne, kan de ikke passere gjennom membranveggen. Positive kaliumioner strever alltid etter balansere de konsentrasjon. Derfor er en passiv transport av molekyler i ekstracellulær væske forekommer. Denne prosessen fortsetter til den oppbygde elektriske ladningen er i likevekt igjen. I dette tilfellet oppstår et Nernst-potensial. Dette sier at et potensial kan beregnes for alle ioner, siden størrelsen avhenger av konsentrasjonsgradienten på begge sider av membranen. For kalium er størrelsen under fysiologiske forhold (-) 70 til (-) 90 mV, og for natrium er det omtrent (+) 60 mV.
Sykdommer og lidelser
Størrelsen på membranpotensialet karakteriserer det generelle Helse av cellene. En sunn celle har størrelsen (-) 70 til (-) 90 mV. Energistrømmen er sterk, og cellen er sterkt polarisert. Femti prosent av den subtile energien brukes til polarisering. Følgelig er membranpotensialet høyt. I en syk celle er situasjonen en annen. Den trenger finmateriell energi fra omgivelsene i det energifattige området. Ved å gjøre det, utfører den enten en horisontal svingning eller en venstresving. Membranpotensialet til disse cellene er veldig lavt, det samme er cellevibrasjonen. Kreft celler har for eksempel bare en styrke på (-) 10 mV. Følsomheten for infeksjon er derfor veldig høy.
