Transmembrānu potenciāli

Ievads

Transmembrānais potenciāls raksturo elektrisko spriegumu starp šūnas membrānas iekšpusi un ārpusi. To rada nevienmērīgs jonu sadalījums, un tas ir būtisks daudziem bioloģiskiem procesiem.

Transmembrāniskā potenciāla attīstība

1. Jonu sadalījums

Iekšējā telpa: Augsta kālija jonu (K⁺) koncentrācija, daudz negatīvi lādētu olbaltumvielu.
Ārējā telpa: Augsta nātrija jonu (Na⁺) un hlorīda jonu (Cl-) koncentrācija.

2. Membrānas caurlaidība

Šūnas membrāna ir daļēji caurlaidīga un satur īpašus jonu kanālus. Kālijs izplūst no šūnas, padarot šūnas iekšpusi negatīvāku.

3. Nātrija-kālija sūknis

Aktīvs transporta mehānisms, kas sūknē 3 Na⁺ jonus ārā un 2 K⁺ jonus šūnā. Tas palīdz uzturēt negatīvu potenciālu.

Tipiskas vērtības

Membrānas miera membrānas potenciāls: aptuveni -70 mV (nervu šūnās).
Depolarizācija: šūnas iekšpuse kļūst mazāk negatīva.
Hiperpolarizācija: Šūnas iekšpuse kļūst negatīvāka.

Nozīme un funkcija

Nervu vadītspēja: Darbības potenciālu pamats.
Muskuļu kontrakcija: Muskuļu darbības kontrole.
Sirds darbība: Sirds ritma kontrole.
Jutekliskās funkcijas: Stimulu pārvēršana elektriskajos signālos.

Svarīgi jēdzieni

Goldmana-Hodžkina-Katca vienādojums: Membrānas potenciāla aprēķināšana.
Darbības potenciāls: Membrānas potenciāla straujas izmaiņas.
Elektroķīmiskais gradients: Ķīmiskā un elektriskā gradienta kombinācija.

Kopsavilkums

Transmembrānas potenciāls ir būtisks bioloģisko sistēmu elektriskai uzbudināmībai un komunikācijai. Tas ir nervu vadīšanas, muskuļu kustību un daudzu citu procesu pamatā.