Minden élet a tengerből származik. Ezért vannak olyan állapotok a testben, amelyek ezekre az eredeti életfeltételekre építenek. Ez azt jelenti, hogy a szervezet létfontosságú építőkövei sók. Minden fiziológiai folyamatot lehetővé tesznek, a szervek részét képezik és vizes oldatban ionokat képeznek. Nátrium és a kálium klorid dominánsak sók sejtekben. Ionikus formában működtetik a fehérje funkcióit, meghatározzák az ozmotikusan aktív komponenseket a sejtek belső és külső körülményei között, és elektromos potenciálokat okoznak. Az egyik ilyen potenciál a membránpotenciál.
Mi a membránpotenciál?
A membránpotenciál az a külső és belső elektromos feszültsége vagy potenciálkülönbsége sejt membrán. Minden sejtnek megvan az a tulajdonsága, hogy membránpotenciált képez. A membránpotenciál alatt az elektromos feszültséget vagy potenciálkülönbséget értjük az a külső és belső része között sejt membrán. Amikor koncentrált elektrolit megoldások membrán egy része elválik egymástól, és a membránban vezetőképesség van az ionok számára, membránpotenciál lép fel. A biológiai folyamatok a testben rendkívül összetettek. Különösen az izom- és idegsejtek, valamint az összes érzékszervi sejt esetében a membránpotenciál játszik döntő szerepet. Mindezen cellákban a folyamat nyugalmi állapotban van. Csak bizonyos inger vagy gerjesztés révén aktiválódnak a sejtek, és feszültségváltozás következik be. A változás a nyugalmi potenciálból következik be, és visszatér hozzá. Ebben az esetben depolarizációról beszélünk. Ez a membránpotenciál csökkenése elektromos, kémiai vagy mechanikai hatások miatt. A feszültségváltozás impulzusként megy végbe, és a membrán mentén továbbadódik, így információt továbbít a szervezetben, és lehetővé teszi az egyes szervek közötti kommunikációt, idegrendszer, és a környezet.
Funkció és feladat
Az emberi test sejtje ingerelhető és abból áll nátrium ionok, amennyiben extracellulárisak. Kevés nátrium az ionok intracellulárisan vannak jelen. A sejt belseje és külseje közötti egyensúlyhiány negatív membránpotenciált eredményez. A membránpotenciálok mindig negatív töltésűek, és állandó és jellegzetes nagyságúak az egyes sejttípusokban. Mikroelektródákkal mérjük, az egyik a cella belsejébe vezet, a másik pedig az extracelluláris térben található, mint referenciaelektróda. A membránpotenciál oka a különbség koncentráció ionok. Ez azt jelenti, hogy elektromos feszültség halmozódik fel a membránon, még akkor is, ha a háló terjesztés pozitív és negatív ionok értéke mindkét oldalon azonos. A membránpotenciál azért halmozódik fel, mert a sejt lipidrétege lehetővé teszi az ionok felhalmozódását a membrán felületén, de nem tudnak behatolni a nem poláros területeken. A sejt membrán túl alacsony vezetőképességű az ionok számára. Ez nagy diffúziós nyomást eredményez. Nem csak összességében minden egyes cellának van elektromos vezetőképessége. Ezután a diffúziós nyomás átvezet a citoplazmából. Amint a kálium ion ilyen körülmények között távozik, a pozitív töltés elvész a sejtben. Ezért a belső membrán felülete negatív töltésűvé válik a egyensúly. Így elektromos potenciál képződik. Ez az ionok oldalainak minden változásával növekszik. Viszont a koncentráció a membrán gradiens csökken, és ezzel együtt a kálium. Így a kiáramlás megszakad, és új egyensúly jön létre. A membránpotenciál szintje sejtenként eltér. Rendszerint negatív a cella külsejéhez képest, és nagysága (-) 50 mV és (-) 100 mV között változik. A simaizomsejtekben viszont kisebb (-) 30 mV membránpotenciál alakul ki. Amint a sejt kitágul, ami az izom- és idegsejtekben van, a membránpotenciál térben is eltér. Ott elsősorban terjedésként és jelátvitelként szolgál, míg az érzékszervi sejtekben lehetővé teszi az információ feldolgozását. Ez utóbbi ugyanabban a formában fordul elő a középsőben idegrendszer. Az mitokondrium és kloroplasztok, a membránpotenciál az energiaváltozás az energia-anyagcsere folyamatok között. Ebben a folyamatban az ionokat a feszültség ellen szállítják. Ilyen körülmények között a mérés nehéz, különösen, ha mechanikai, kémiai vagy elektromos interferencia nélkül kell végezni. Más arányok a sejt külső részén, azaz az extracelluláris folyadékban fordulnak elő. Nincs fehérje molekulák ott, ezért az arány megfordul. Bár a fehérje molekulák magas vezetőképességűek, nem tudnak áthaladni a membrán falán. A pozitív káliumionok mindig arra törekszenek egyensúly a koncentráció. Ezért a molekulák az extracelluláris folyadékban fordul elő. Ez a folyamat addig folytatódik, amíg a felépült elektromos töltés ismét egyensúlyban van. Ebben az esetben Nernst-potenciál lép fel. Ez azt állítja, hogy a potenciál kiszámítható minden ionra, mivel a nagysága a membrán mindkét oldalán lévő koncentrációgradienstől függ. A kálium nagysága fiziológiai körülmények között (-) 70 - (-) 90 mV, nátrium esetében pedig körülbelül (+) 60 mV.
Betegségek és rendellenességek
A membránpotenciál nagysága jellemzi az általános Egészség a sejtek. Egy egészséges sejt nagysága (-) 70 - (-) 90 mV. Az energiaáramlás erős, és a sejt erősen polarizált. A finom energia ötven százalékát polarizációra fordítják. Ennek megfelelően a membránpotenciál magas. A beteg cellában más a helyzet. Finom anyagi energiára van szüksége a környezetéből az energiaszegény területen. Ennek során vagy vízszintes rezgést hajt végre, vagy balra fordul. Ezeknek a sejteknek a membránpotenciálja nagyon alacsony, csakúgy, mint a sejt rezgése. Rák például a sejtek nagysága csak (-) 10 mV. A fertőzésre való hajlam ezért nagyon magas.
