Трансмембранни потенциали

Въведение

Трансмембранният потенциал описва електрическото напрежение между вътрешната и външната страна на клетъчната мембрана. Той се създава от неравномерното разпределение на йоните и е от съществено значение за много биологични процеси.

Развитие на трансмембранния потенциал

1. Разпределение на йоните

Вътрешно пространство: Висока концентрация на калиеви йони (K⁺), много отрицателно заредени протеини.
Външно пространство: Висока концентрация на натриеви йони (Na⁺) и хлоридни йони (Cl-).

2. Пропускливост на мембраната

Клетъчната мембрана е полупропусклива и съдържа специални йонни канали. Калият изтича с предимство от клетката, което прави вътрешността на клетката по-отрицателна.

3. Натриево-калиева помпа

Активен транспортен механизъм, който изпомпва 3 Na⁺ йона навън и 2 K⁺ йона навътре в клетката. Това помага за поддържане на отрицателния потенциал.

Типични стойности

Мембранен потенциал в покой: около -70 mV (в нервните клетки).
Деполяризация: вътрешността на клетката става по-малко отрицателна.
Хиперполяризация: Вътрешността на клетката става по-отрицателна.

Значение и функция

Нервна проводимост: Основа на потенциалите за действие.
Мускулна контракция: Контрол на мускулната активност.
Сърдечна функция: Контрол на сърдечния ритъм.
Сензорни функции: Превръщане на стимулите в електрически сигнали.

Важни понятия

Уравнение на Голдман-Ходжкин-Кац: Изчисляване на мембранния потенциал.
Потенциал на действие: Бърза промяна на мембранния потенциал.
Електрохимичен градиент: Комбинация от химичен и електрически градиент.

Обобщение

Трансмембранният потенциал е от съществено значение за електрическата възбудимост и комуникацията в биологичните системи. Той е в основата на нервната проводимост, движението на мускулите и много други процеси.