Transmembrane potentialer

Indledning

Et transmembranpotentiale beskriver den elektriske spænding mellem indersiden og ydersiden af en cellemembran. Det skabes af den ujævne fordeling af ioner og er afgørende for mange biologiske processer.

Udvikling af transmembranpotentialet

1. Ionfordeling

Indre rum: Høj koncentration af kaliumioner (K⁺), mange negativt ladede proteiner.
Ydre rum: Høj koncentration af natriumioner (Na⁺) og kloridioner (Cl-).

2. Membranens gennemtrængelighed

Cellemembranen er semipermeabel og indeholder særlige ionkanaler. Kalium strømmer fortrinsvis ud af cellen, hvilket gør indersiden af cellen mere negativ.

3. Natrium-kalium-pumpe

En aktiv transportmekanisme, der pumper 3 Na⁺-ioner ud og 2 K⁺-ioner ind i cellen. Det er med til at opretholde det negative potentiale.

Typiske værdier

Hvilemembranpotentiale: ca. -70 mV (i nerveceller).
Depolarisering: Cellens indre bliver mindre negativt.
Hyperpolarisering: Cellens indre bliver mere negativt.

Betydning og funktion

Nerveledning: Basis for aktionspotentialer.
Muskelsammentrækning: Kontrol af muskelaktivitet.
Hjertefunktion: Kontrol af hjerterytmen.
Sansefunktioner: Omdannelse af stimuli til elektriske signaler.

Vigtige begreber

Goldman-Hodgkin-Katz-ligningen: Beregning af membranpotentialet.
Aktionspotentiale: Hurtig ændring i membranpotentialet.
Elektrokemisk gradient: Kombination af kemisk og elektrisk gradient.

Sammenfatning

Transmembranpotentialet er afgørende for elektrisk excitabilitet og kommunikation i biologiske systemer. Det danner grundlag for nerveledning, muskelbevægelser og mange andre processer.