Jak zapewnione jest utrzymanie stanu spolaryzowanego w nerwie spoczynkowym?
1. Gradienty stężenia jonów:
- Spoczynkowy potencjał błonowy zależy przede wszystkim od gradientów stężeń jonów potasu (K+) i sodu (Na+) w poprzek błony neuronalnej.
- Wewnątrzkomórkowe stężenie K+ jest wyższe niż stężenie zewnątrzkomórkowe, podczas gdy zewnątrzkomórkowe stężenie Na+ jest wyższe niż stężenie wewnątrzkomórkowe.
- Te gradienty stężeń są ustalane i utrzymywane przez pompy jonowe, takie jak pompa sodowo-potasowa (Na+/K+-ATPaza).
2. Selektywna przepuszczalność membrany:
- Błona neuronalna jest selektywnie przepuszczalna dla różnych jonów, dzięki czemu niektóre jony mogą przechodzić łatwiej niż inne.
- Kanały potasowe są liczniejsze w stanie spoczynku, co umożliwia jonom K+ przemieszczanie się w dół gradientu stężeń i na zewnątrz neuronu.
- Ten wypływ jonów K+ tworzy ujemny ładunek netto po wewnętrznej stronie membrany w porównaniu z jej powierzchnią zewnętrzną, co skutkuje spoczynkowym potencjałem membrany wynoszącym około -70 miliwoltów (mV).
3. Rola pompy sodowo-potasowej:
- Pompa sodowo-potasowa to aktywny system transportu, który wykorzystuje energię z ATP do utrzymania gradientu stężenia jonów w błonie neuronalnej.
- Pompuje trzy jony Na+ z neuronu i dwa jony K+ do neuronu na każdą cząsteczkę hydrolizowanego ATP.
- Ta ciągła czynność pompowania pomaga przywrócić początkowe gradienty jonów i przeciwdziała biernemu wyciekowi jonów przez kanały jonowe.
4. Kanały wyciekowe i pompa elektrogeniczna:
- Oprócz kanałów K+ następuje niewielki wyciek jonów Na+ do neuronu poprzez kanały wycieku.
- Ten ruch jonów Na+ do wewnątrz jest równoważony przez elektrogeniczną naturę pompy sodowo-potasowej, która powoduje przepływ ładunków dodatnich na zewnątrz ogniwa.
5. Rozkład chlorków (Cl-):
- Jony chlorkowe (Cl-) również przyczyniają się do spoczynkowego potencjału błonowego.
- Jony Cl- są bardziej skoncentrowane na zewnątrz neuronu i biernie przedostają się do neuronu kanałami wycieku.
- Jednakże ładunek ujemny jonów Cl- jest równoważony przez ładunki dodatnie niesione przez jony K+ wychodzące z neuronu, utrzymując ogólną elektroobojętność komórki.
Podsumowując, utrzymanie stanu spolaryzowanego w spoczynkowych komórkach nerwowych osiąga się poprzez połączone działanie gradientów stężeń jonów, selektywnej przepuszczalności błony, działania pompy sodowo-potasowej i rozkładu jonów chlorkowych. Mechanizmy te zapewniają stabilność spoczynkowego potencjału błonowego, który jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania i pobudliwości neuronów.
