Γιατί τα ζωντανά κύτταρα χρεώνονται αρνητικά μέσα;
1. Κλίσεις συγκέντρωσης ιόντων:
* Υψηλότερη συγκέντρωση ιόντων καλίου (Κ+) μέσα στο κελί: Το κύτταρο αντλεί ενεργά ιόντα καλίου στο κελί, δημιουργώντας υψηλότερη συγκέντρωση μέσα από το εξωτερικό. Αυτή η εισροή καλίου καθιστά το εσωτερικό πιο αρνητικό.
* χαμηλότερη συγκέντρωση ιόντων νατρίου (Na+) μέσα στο κελί: Το κύτταρο αντλεί ενεργά ιόντα νατρίου από το κύτταρο, διατηρώντας μια χαμηλότερη συγκέντρωση μέσα. Αυτή η εκροή νατρίου συμβάλλει περαιτέρω στο αρνητικό φορτίο μέσα.
2. Αρνητικά φορτισμένα μακρομόρια:
* πρωτεΐνες: Πολλές πρωτεΐνες εντός του κυττάρου είναι αρνητικά φορτισμένες λόγω της παρουσίας αμινοξέων όπως το ασπαρτικό και το γλουταμικό. Αυτές οι αρνητικά φορτισμένες πρωτεΐνες συμβάλλουν στο συνολικό αρνητικό φορτίο του κυττάρου.
* νουκλεϊνικά οξέα: Το DNA και το RNA χρεώνονται επίσης αρνητικά λόγω των φωσφορικών ομάδων στη δομή τους. Αυτά τα αρνητικά φορτισμένα μόρια συμβάλλουν στην εσωτερική αρνητικότητα του κυττάρου.
3. Διαπερατότητα μεμβράνης:
* Οι κυτταρικές μεμβράνες είναι επιλεκτικά διαπερατές: Επιτρέπουν κάποια ιόντα να περάσουν πιο εύκολα από άλλα. Η κυτταρική μεμβράνη είναι πιο διαπερατή σε ιόντα καλίου από τα ιόντα νατρίου, συμβάλλοντας περαιτέρω στην υψηλότερη συγκέντρωση του καλίου μέσα και στο αρνητικό φορτίο.
4. Ενεργή μεταφορά:
* αντλία νατρίου-υαστού: Αυτή η κρίσιμη πρωτεΐνη αντλεί ενεργά τρία ιόντα νατρίου από το κύτταρο για κάθε δύο ιόντα καλίου που αντλούνται μέσα. Αυτή η διαδικασία καταναλώνει ενέργεια και βοηθά στη διατήρηση των κλίσεων συγκέντρωσης αυτών των ιόντων, συμβάλλοντας στο αρνητικό φορτίο μέσα στο κύτταρο.
Σημασία αρνητικού φορτίου:
* δυναμικό μεμβράνης: Η διαφορά στη φόρτιση μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού του κυττάρου δημιουργεί δυναμικό μεμβράνης, το οποίο είναι απαραίτητο για διάφορες κυτταρικές λειτουργίες:
* Μεταγωγή νευρικής ώθησης
* Συστολή μυών
* Κυτταρική σηματοδότηση
* Διατήρηση κυτταρικής ακεραιότητας: Το αρνητικό φορτίο βοηθά στη διατήρηση της δομικής ακεραιότητας του κυττάρου με την προσέλκυση θετικά φορτισμένων ιόντων και την απωθώντας αρνητικά φορτισμένα ιόντα.
* Ρύθμιση κυτταρικών διεργασιών: Το αρνητικό φορτίο επηρεάζει τη δραστηριότητα των ενζύμων, των μεταφορέων και άλλων κυτταρικών συστατικών, παίζοντας έτσι έναν ζωτικό ρόλο στις κυτταρικές διεργασίες.
Συνοπτικά, το αρνητικό φορτίο στο εσωτερικό των ζωντανών κυττάρων προκύπτει από ένα συνδυασμό αντλίας ενεργού ιόντων, διαφορές στη διαπερατότητα των ιόντων και την παρουσία αρνητικά φορτισμένων μακρομορίων. Αυτό το αρνητικό φορτίο είναι ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση της κυτταρικής λειτουργίας και παίζει ζωτικό ρόλο σε διάφορες φυσιολογικές διεργασίες.
