Kalvopotentiaali

Kaikki elämä tulee merestä. Siksi kehossa on olosuhteita, jotka perustuvat näihin alkuperäisiin elinoloihin. Tämä tarkoittaa, että organismin elintärkeät rakennuspalikat ovat suoloja. Ne mahdollistavat kaikki fysiologiset prosessit, ovat osa elimiä ja muodostavat ioneja vesiliuoksessa. Natrium ja kaliumkloridi ovat solujen hallitsevat suolat. Ionimuodossa ne ovat proteiinitoimintojen käyttövoima, määräävät osmoottisesti aktiiviset komponentit solun sisätilojen ja ulkoisten olosuhteiden välillä ja aiheuttavat sähköisiä potentiaaleja. Yksi sellainen on membraanipotentiaali.

Mikä on kalvopotentiaali?

Kaikilla soluilla on ominaisuus kehittää membraanipotentiaali. Kalvopotentiaalilla ymmärretään sähköjännite tai potentiaaliero solumembraanin ulkopuolen ja sisäpuolen välillä. Kun kalvossa olevat väkevät elektrolyyttiliuokset erotetaan toisistaan ​​ja kalvo on johtava ionien suhteen, syntyy membraanipotentiaali.

Kehon biologiset prosessit ovat erittäin monimutkaisia. Kalvopotentiaalilla on ratkaiseva tehtävä etenkin lihas- ja hermosoluissa, samoin kuin kaikissa aistinvaraisissa soluissa. Kaikissa näissä soluissa prosessi on levossa. Solut aktivoituvat vain tietyllä ärsykkeellä tai virityksellä ja jännite muuttuu. Muutos tapahtuu lepopotentiaalista ja palaa siihen. Tässä tapauksessa puhutaan depolarisaatiosta.

Tämä on kalvopotentiaalin väheneminen sähköisten, kemiallisten tai mekaanisten vaikutusten vuoksi. Jännitteenmuutos tapahtuu impulssina, välittyy kalvoa pitkin, välittää tietoa koko organismissa ja mahdollistaa viestinnän yksittäisten elinten välillä, hermostossa ja ympäristön kanssa.

Toiminto ja tehtävä

Ihmisen kehon solu on kiihtyvä ja koostuu natriumioneista siltä osin kuin ne ovat solunulkoisia. Harvoja natriumioneja on läsnä solunsisäisesti. Solun sisä- ja ulkopuolen epätasapaino luo negatiivisen kalvopotentiaalin.

Kalvopotentiaalit ovat aina negatiivisesti varautuneita, ja niillä on vakio- ja ominaisarvot yksittäisissä solutyypeissä. Ne mitataan mikroelektrodoilla, joista toinen johtaa solun sisään ja toinen sijaitsee vertailuelektrodina solunulkoisessa tilassa.

Kalvopotentiaalin syy on ionien pitoisuuksien ero. Tämä tarkoittaa, että sähköjännite kasvaa kalvon poikki, vaikka positiivisten ja negatiivisten ionien nettojakauma olisi sama molemmilla puolilla. Kalvopotentiaali syntyy, koska solun lipidikerros mahdollistaa ionien kertymisen membraanin pinnalle, mutta se ei pääse tunkeutumaan ei-polaaristen alueiden läpi. Solumembraanilla ei ole riittävää johtavuutta ionien suhteen. Tämä luo suuren diffuusiopaineen. Ei vain kokonaisuutena, jokaisella kennolla on sähkönjohtavuus. Sitten diffuusiopaine johtaa siirtymiseen sytoplasmasta.

Heti kun kaliumioni valuu näissä olosuhteissa, positiivinen varaus menetetään solussa.Sisemmän kalvon pinta on siksi varautunut negatiivisesti tasapainon luomiseksi. Tämä luo sähköpotentiaalin. Tämä lisääntyy jokaisessa ionien puolella tapahtuvassa muutoksessa. Tämä puolestaan ​​vähentää kalvon pitoisuusgradienttia ja seurauksena kaliumin diffuusiopainetta. Ulosvirtaus keskeytetään ja tasapaino luodaan uudelleen.

Kalvopotentiaalin taso vaihtelee solusta toiseen. Yleensä solu käyttäytyy negatiivisesti solun ulkopuolelle ja vaihtelee suuruusluokassa välillä (-) 50 mV - (-) 100 mV. Sileissä lihassoluissa puolestaan ​​syntyy pienempiä membraanipotentiaaleja (-) 30 mV.

Heti kun solu laajenee, kuten lihas- ja hermosoluissa, myös membraanipotentiaali eroaa spatiaalisesti. Siellä se toimii pääasiassa etenemisenä ja signaalin siirtona, samalla kun se mahdollistaa tiedon käsittelyn aistisoluissa. Jälkimmäinen tapahtuu samassa muodossa keskushermostoon.

Mitokondrioissa ja kloroplasteissa membraanipotentiaali on energinen kytkentä energian metabolisten prosessien välillä. Ioneja kuljetetaan jännitettä vastaan. Mittaaminen on vaikeaa tällaisissa olosuhteissa, varsinkin jos se tapahtuu ilman mekaanisia, kemiallisia tai sähköisiä häiriöitä.

Muita tiloja esiintyy solun ulkopuolella, ts. Solunulkoisessa nesteessä. Siellä ei ole proteiinimolekyylejä, minkä vuoksi suhde on päinvastainen. Proteiinimolekyyleillä on korkea johtavuus, mutta ne eivät pääse kalvon seinämään. Positiiviset kaliumionit pyrkivät aina tasapainottamaan pitoisuuden. Tämä luo molekyylien passiivisen kuljetuksen solunulkoisessa nesteessä.

Tämä prosessi jatkuu, kunnes muodostunut sähkövaraus on jälleen tasapainossa. Tässä tapauksessa Nernst-potentiaali on olemassa. Tämä tarkoittaa, että potentiaali voidaan laskea kaikille ioneille, koska koko riippuu pitoisuusgradientista kalvon molemmilla puolilla. Kaliumin tapauksessa voimakkuus fysiologisissa olosuhteissa on (-) 70 - (-) 90 mV, natriumin kohdalla se on (+) 60 mV.

Sairaudet ja vaivat

Kalvopotentiaalin taso luonnehtii solujen yleistä terveyttä. Terve solu on luokkaa (-) 70 - (-) 90 mV. Energiavirta on voimakas, solu on voimakkaasti polarisoitunut. Viisikymmentä prosenttia hienovaraisesta energiasta käytetään polarisaatioon. Siksi membraanipotentiaali on korkea.

Se näyttää erilaiselta sairaalla solulla. Alhaisen energian alueen vuoksi se tarvitsee hienoa energiaa ympäristöstään. Tällöin se joko kääntyy vaakatasossa tai kääntyy vasemmalle. Näiden solujen membraanipotentiaali on hyvin pieni, kuten myös solujen värähtely. Syöpäsolut esim. B.: n voimakkuus on vain (-) 10 mV. Infektioherkkyys on siis erittäin korkea.