Kas ir membrānas potenciāls?

Membrānas potenciāls rodas tāpēc, ka šūnu membrānas neļauj nātrija un kālija joniem brīvi iekļūt šūnās un no tām un sasniegt līdzsvaru. Tā vietā īpašie kanāli, kas pazīstami kā jonu kanāli, ļauj kālija joniem iziet cauri šūnas membrānai, samazinot pozitīvo lādiņu šūnā. Jonu sūkņi membrānā izmanto enerģiju, lai izsūknētu nātrija jonus no šūnas, vienlaikus iesūknējot kāliju. Katram kālija jonu pārim, ko šie jonu transportieri pārvieto šūnā, trīs nātrija joni tiek izvadīti ārpusē, izraisot kopējo pozitīvs lādiņš no šūnas. Negatīvi lādētas proteīna molekulas šūnā tiek arī novērstas.

Kopā šie faktori rada negatīvu lādiņu šūnas iekšienē attiecībā pret ārpusi, kas veido membrānas potenciālu. Potenciāls miera stāvoklī ir nemainīgs, bet mainās nervu šūnās, kad impulsi tiek pārraidīti no viena neirona uz otru. Nervu impulsu pārraides laikā notiek tā sauktais darbības potenciāls, kur šūnu membrāna iziet cauri procesam, ko sauc par depolarizāciju. Pēc darbības potenciāla membrānas potenciāls atgriežas normālā miera stāvoklī, ko parasti mēra kā -70 milivoltu starpību starp membrānas iekšpusi un ārpusi.

Darbības potenciāls sākas, kad šūnā nonāk nervu stimuls, atverot īpašus nātrija kanālus šūnas membrānā. Pozitīvi lādēti nātrija joni nokļūst šūnā, un membrānas potenciāls mainās, kļūstot mazāk negatīvam. Kad tiek sasniegts punkts, kas pazīstams kā darbības slieksnis, atveras daudz vairāk nātrija kanālu un šūnas membrānas iekšpuse kļūst pozitīvi uzlādēta, kas ir otrādi nekā parasti.

Aptuveni darbības potenciāla maksimumam atveras kālija kanāli un kālijs izplūst no šūnas. Tas padara šūnas iekšpusi negatīvāku, tādējādi membrāna tiek repolarizēta. Nātrija kanāli arī aizveras ap šo laiku. Parasti repolarizācija pārspēj un pakāpeniski atgriežas normālā miera membrānas potenciālā. Šis process, kurā notiek membrānas potenciāla maiņa, lai radītu darbības potenciālu, ir tas, kas ļauj impulsus pārraidīt gar nerviem.