Πώς η κυτταρική μεμβράνη γίνεται πιο θετική έξω και αρνητική μέσα;
1. Οι παίκτες:
* ιόντα νατρίου (Na+): Αυτά είναι πιο συγκεντρωμένα έξω από το κελί.
* ιόντα καλίου (K+): Αυτά είναι πιο συγκεντρωμένα μέσα στο κελί.
* Φωσφολιπιδικό διπλοστοίνας: Η κυτταρική μεμβράνη, η οποία είναι επιλεκτικά διαπερατή, που σημαίνει ότι ελέγχει τι συμβαίνει και έξω.
* αντλία νατρίου-υαστού: Μια πρωτεΐνη ενσωματωμένη στη μεμβράνη που αντλεί ενεργά 3 ιόντα Na+ από το κύτταρο για κάθε 2 ιόντα Κ+ που αντλούνται.
2. Η διαδικασία:
* αντλία νατρίου-υαστού: Η αντλία χρησιμοποιεί ενέργεια (ATP) για να διατηρήσει την κλίση συγκέντρωσης των ιόντων Na+ και Κ+. Αυτό δημιουργεί μια κατάσταση όπου το εσωτερικό του κελιού είναι πιο αρνητικό και το εξωτερικό είναι πιο θετικό.
* Παθητική διάχυση: Ορισμένα ιόντα Na+ μπορούν να διαρρεύσουν πίσω στο κύτταρο μέσω της παθητικής διάχυσης, μετακινώντας από υψηλότερη συγκέντρωση έξω σε χαμηλότερη συγκέντρωση μέσα. Αυτό κάνει το εσωτερικό λιγότερο αρνητικό και το εξωτερικό λιγότερο θετικό.
* κανάλια ιόντων: Ειδικά κανάλια στη μεμβράνη επιτρέπουν την κίνηση άλλων ιόντων, όπως τα ιόντα χλωριούχου (CL-), τα οποία είναι πιο συγκεντρωμένα εκτός του κυττάρου. Όταν ανοίγουν αυτά τα κανάλια, επιτρέπουν την CL- να μετακινηθεί στο κελί, συμβάλλοντας περαιτέρω στο αρνητικό φορτίο μέσα.
3. Το αποτέλεσμα:
Ο συνδυασμός αυτών των διαδικασιών δημιουργεί ένα δυναμικό μεμβράνης ανάπαυσης , που είναι η διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού σε όλη την κυτταρική μεμβράνη σε κατάσταση ηρεμίας. Αυτή η διαφορά δυναμικού είναι συνήθως περίπου -70mV, που σημαίνει ότι το εσωτερικό του κυττάρου είναι 70mV πιο αρνητικό από το εξωτερικό.
4. Σημασία:
Η ηλεκτροχημική κλίση και το προκύπτον δυναμικό μεμβράνης είναι ζωτικής σημασίας για διάφορες κυτταρικές διεργασίες:
* Νευροδρομικές παρορμήσεις: Η κίνηση των ιόντων σε όλη τη μεμβράνη είναι υπεύθυνη για τις νευρικές παρορμήσεις.
* Συστάσεις μυών: Η ηλεκτροχημική κλίση είναι απαραίτητη για τη συστολή των μυών.
* Κυτταρική σηματοδότηση: Η ηλεκτροχημική κλίση παίζει ρόλο στην κυτταρική επικοινωνία.
Συνοπτικά: Η κυτταρική μεμβράνη γίνεται πιο θετική εξωτερική και αρνητική στο εσωτερικό λόγω των συνδυασμένων ενεργειών της αντλίας-καλούτου νατρίου, της παθητικής διάχυσης και των διαύλων ιόντων, τα οποία δημιουργούν και διατηρούν ηλεκτροχημική κλίση κατά μήκος της μεμβράνης. Αυτή η κλίση είναι απαραίτητη για πολλές κυτταρικές διεργασίες και τελικά συμβάλλει στην ικανότητα του κυττάρου να λειτουργεί.
