Celý život pochádza z mora. Preto existujú v tele podmienky, ktoré stavajú na týchto pôvodných podmienkach života. To znamená, že životne dôležité stavebné prvky v tele sú soli. Umožňujú všetky fyziologické procesy, sú súčasťou orgánov a tvoria ióny vo vodnom roztoku. Sodík a draslík chlorid sú dominantné soli v bunkách. V iónovej forme riadia proteínové funkcie, určujú osmoticky aktívne zložky medzi vnútorným prostredím bunky a vonkajšími podmienkami a spôsobujú elektrický potenciál. Jedným z takýchto potenciálov je membránový potenciál.
Aký je membránový potenciál?
Membránový potenciál je elektrické napätie alebo rozdiel potenciálov medzi vonkajšou a vnútornou časťou a bunková membrána. Všetky bunky majú tú vlastnosť, že vytvárajú membránový potenciál. Membránovým potenciálom sa rozumie elektrické napätie alebo rozdiel potenciálov medzi vonkajšou a vnútornou časťou a bunková membrána. Keď je koncentrovaný elektrolyt riešenie membrány sú od seba oddelené a v membráne je vodivosť pre ióny, vzniká membránový potenciál. Biologické procesy v tele sú mimoriadne zložité. Špeciálne pre svalové a nervové bunky a tiež pre všetky zmyslové bunky zohráva rozhodujúcu úlohu membránový potenciál. Vo všetkých týchto bunkách je proces v pokojovom stave. Iba určitým stimulom alebo excitáciou sa bunky aktivujú a dôjde k zmene napätia. Zmena nastáva z pokojového potenciálu a vracia sa k nemu. V tomto prípade hovoríme o depolarizácii. Jedná sa o zníženie membránového potenciálu v dôsledku elektrických, chemických alebo mechanických účinkov. Zmena napätia prebieha ako impulz a prenáša sa pozdĺž membrány, čím sa prenášajú informácie do celého organizmu a umožňuje sa vzájomná komunikácia jednotlivých orgánov, nervový systéma životné prostredie.
Funkcia a úloha
Bunka v ľudskom tele je excitabilná a skladá sa z sodík ióny, pokiaľ sú extracelulárne. Málo sodík ióny sú prítomné intracelulárne. Nerovnováha medzi vnútornou a vonkajšou časťou bunky vedie k negatívnemu membránovému potenciálu. Membránové potenciály sú vždy negatívne nabité a majú konštantné a charakteristické veličiny v jednotlivých typoch buniek. Merajú sa mikroelektródami, pričom jedna vedie do vnútra bunky a druhá je umiestnená v extracelulárnom priestore ako referenčná elektróda. Príčinou membránového potenciálu je rozdiel v koncentrácie iónov. To znamená, že elektrické napätie sa hromadí na membráne, aj keď je to sieť distribúcia pozitívnych a negatívnych iónov je rovnaká na oboch stranách. Zvyšuje sa membránový potenciál, pretože lipidová vrstva bunky umožňuje akumuláciu iónov na povrchu membrány, ale nemôžu preniknúť cez nepolárne oblasti. The bunková membrána má príliš nízku vodivosť na to, aby to ióny dosiahli. To vedie k vysokému difúznemu tlaku. Nielen ako celok má každá jednotlivá bunka elektrickú vodivosť. Difúzny tlak potom vedie k prenosu z cytoplazmy. Hneď ako a draslík ión za týchto podmienok uniká, v bunke sa stratí kladný náboj. V dôsledku toho sa povrch vnútornej membrány negatívne nabije, aby vytvoril a vyvážiť. Tak sa vytvorí elektrický potenciál. To sa zvyšuje s každou zmenou strán iónov. Na druhej strane koncentrácie gradient membrány klesá a s ním aj difúzny tlak draslík. Odtok sa tak preruší a vytvorí sa nová rovnováha. Úroveň membránového potenciálu sa líši od bunky k bunke. Spravidla je negatívny, pokiaľ ide o zovňajšok bunky, a mení sa veľkosť od (-) 50 mV do (-) 100 mV. V bunkách hladkého svalstva sa naopak vyvíjajú menšie membránové potenciály (-) 30 mV. Len čo sa bunka rozšíri, čo je prípad svalových a nervových buniek, membránový potenciál sa tiež priestorovo líši. Tam slúži predovšetkým na šírenie a prenos signálu, zatiaľ čo v senzorických bunkách umožňuje spracovanie informácií. Posledná sa vyskytuje v rovnakej forme v centrálnej nervový systém. V mitochondrie a chloroplasty, membránový potenciál je energetické spojenie medzi energetickými metabolickými procesmi. V tomto procese sú ióny transportované proti napätiu. Za takýchto podmienok je meranie náročné, najmä ak sa má uskutočniť bez mechanického, chemického alebo elektrického rušenia. Ďalšie pomery sa vyskytujú v exteriéri bunky, tj v extracelulárnej tekutine. Nie sú tam žiadne bielkoviny molekuly tam je preto pomer obrátený. Aj keď bielkoviny molekuly majú vysokú vodivosť, nemôžu prechádzať cez stenu membrány. Pozitívne draslíkové ióny sa vždy usilujú vyvážiť the,en koncentrácie. Preto je pasívna preprava molekuly v extracelulárnej tekutine. Tento proces pokračuje, kým sa nahromadený elektrický náboj opäť nenachádza v rovnováhe. V tomto prípade nastane Nernstov potenciál. To znamená, že je možné vypočítať potenciál pre všetky ióny, pretože veľkosť závisí od koncentračného gradientu na oboch stranách membrány. Pre draslík je veľkosť za fyziologických podmienok (-) 70 až (-) 90 mV a pre sodík je asi (+) 60 mV.
Choroby a poruchy
Všeobecne charakterizuje veľkosť membránového potenciálu zdravie buniek. Zdravá bunka má veľkosť (-) 70 až (-) 90 mV. Tok energie je silný a bunka je vysoko polarizovaná. Päťdesiat percent jemnej energie sa použije na polarizáciu. Preto je membránový potenciál vysoký. V chorej cele je situácia iná. Energeticky chudobná oblasť potrebuje energiu jemného materiálu zo svojho prostredia. Pritom vykonáva buď vodorovnú osciláciu, alebo otočenie doľava. Membránový potenciál týchto buniek je veľmi malý, rovnako ako vibrácie buniek. Rakovina bunky majú napríklad iba veľkosť (-) 10 mV. Náchylnosť na infekciu je preto veľmi vysoká.
