Transmembraanpotentialen

Inleiding

Een transmembraanpotentiaal beschrijft de elektrische spanning tussen de binnen- en buitenkant van een celmembraan. Het ontstaat door de ongelijkmatige verdeling van ionen en is essentieel voor veel biologische processen.

Ontwikkeling van de transmembraanpotentiaal

1. Ionenverdeling

Binnenruimte: Hoge concentratie kaliumionen (K⁺), veel negatief geladen eiwitten.
Buitenruimte: Hoge concentratie natriumionen (Na⁺) en chloride-ionen (Cl-).

2. Doorlaatbaarheid van het membraan

Het celmembraan is semipermeabel en bevat speciale ionenkanalen. Kalium stroomt bij voorkeur de cel uit, waardoor de binnenkant van de cel negatiever wordt.

3. Natrium-kalium pomp

Een actief transportmechanisme dat 3 Na⁺ ionen naar buiten pompt en 2 K⁺ ionen naar binnen. Dit helpt het negatieve potentiaal te handhaven.

Typische waarden

Rustmembraanpotentiaal: ongeveer -70 mV (in zenuwcellen).
Depolarisatie: De binnenkant van de cel wordt minder negatief.
Hyperpolarisatie: De binnenkant van de cel wordt negatiever.

Betekenis en functie

Zenuwgeleiding: Basis voor actiepotentialen.
Spiercontractie: Regeling van spieractiviteit.
Hartfunctie: Regeling van het hartritme.
Zintuiglijke functies: Omzetting van prikkels in elektrische signalen.

Belangrijke concepten

Goldman-Hodgkin-Katz vergelijking: Berekening van de membraanpotentiaal.
Actiepotentiaal: Snelle verandering in membraanpotentiaal.
Elektrochemische gradiënt: Combinatie van chemische en elektrische gradiënt.

Samenvatting

De transmembraanpotentiaal is essentieel voor elektrische prikkelbaarheid en communicatie in biologische systemen. Het vormt de basis voor zenuwgeleiding, spierbeweging en talloze andere processen.