Membránový potenciál: Porovnání verzí

Smazaný obsah Přidaný obsah
m napřímení odkazu
+obrazky, + depolarizace/hyperpolarizace - bude presmerovano
Řádek 1:
[[File:Basis of Membrane Potential2.png|thumb|upright=1.7|Membránový potenciál je způsoben nerovnovážnými koncentracemi iontů]]
'''Membránový potenciál''' je rozdíl [[Elektrický potenciál|elektrického potenciálu]] mezi dvěma stranami [[Membrána (buňka)|biologické membrány]]. Z fyzikálního hlediska je to vlastně [[Elektrické napětí|napětí]] na polarizované semipermeabilnípolopropustné membráně. Vzniká jako důsledek působení elektrochemického gradientu malých [[Ion|iont]]ů a [[proton]]ů.
 
Z vlastností polopropustné membrány totiž vyplývá, že průchod většiny látek není většině případů možný volně. Volně mohou přes membránu procházet pouze ty molekuly, které jsou rozpustné v [[Tuky|tucích]], a takové molekuly, které jsou pouze slabě polarizovány ([[voda]], [[močovina]], [[glycerol]], [[oxid uhličitý]] – a to pouze v místech silného zakřivení nebo při změně elektrického pole). Nabité částice mohou přes membránu projít za předpokladu, že pro ně existuje buď [[iontový kanál|kanál]], kterým by mohly projít, nebo specifický [[přenašeč (protein)|přenašeč]].
Řádek 7 ⟶ 8:
== Klidový membránový potenciál ==
 
Mezi vnější a vnitřní částí [[Cytoplazmatická membrána|cytoplasmatické membrány]] naprosté většiny živých buněk v existuje klidový membránový potenciál, jehož hodnota je –30 až –90 mV (u většiny neuronů v lidském těle: -70 až -90 mV). Rozdíly v koncentracích iontů vně a uvnitř buňky způsobí, že vnitřní povrch membrány nese záporný náboj, vnější povrch pak náboj kladný. Klidový membránový potenciál je třeba chápat jako výsledek rovnováhy, která se ustaví na základě koncentračního a elektrického gradientu jednotlivých iontů. Uvnitř buňky je značné množství [[Bílkovina|bílkovin]], které nemohou procházet přes membránu a které nesou záporný náboj. To je výchozí stav pro pochopení negativityzápornosti vnitřku buňky.
 
Koncentrace iontů v extracelulárním prostoru se velmi liší od koncentrace iontů uvnitř buňky:
Řádek 15 ⟶ 16:
!colspan=2 | Extracelulární koncentrace [mmol/l]
|-
|align=center|Na<sup>+</sup>
|align="right"| 12
|align="center"|Na<sup>+</sup>
|align="right"|145
|-
|align=center|K<sup>+</sup>
|align="right"|155
|align="center"|K<sup>+</sup>
|4
|align="right"|4
|-
|align=center|Ca<sup>2+</sup>
|align="right"|10<sup>-8</sup> - 10<sup>-7</sup>
|align="center"|Ca<sup>2+</sup>
|2
|align="right"|2
|-
|align=center|Cl<sup>-</sup>
|4
|align="right"|4
|align="center"|Cl<sup>-</sup>
|align="right"|120
|-
|align=center|HCO<sub>3</sub><sup>-</sup>
|8
|align="right"|8
|align="center"|HCO<sub>3</sub><sup>-</sup>
|align="right"|27
|-
|align=center| bílkoviny (A<sup>-</sup>)
|align="right"|155
|align="center"|bílkoviny (A<sup>-</sup>)
|0
|align="right"|0
|-
|}
Řádek 50 ⟶ 51:
Důsledky jsou následující:
 
# [[Ion|Kationty]] jsou elektricky nuceny ke vstupu do nitra buňky.
# To je možné prakticky pouze pro [[draslík|K<sup>+</sup>]] ionty. [[sodík|Na<sup>+</sup>]] nemůže vzhledem k velikosti svého hydratačního obalu volně procházet „stále otevřenými“ iontovými kanály, což K<sup>+</sup> může (dáno specifitou draselného kanálu, který může přenášet pouze K<sup>+</sup> s větším iontovým poloměrem).
# [[Aniont]]y ([[Chloŕ|Cl<sup>-</sup>]]) jsou naopak negativním vnitřkem buňky odpuzovány.
# [[Koncentrační gradient]] naopak žene K<sup>+</sup> z nitra ven.
# Aktivně je Na<sup>+</sup> je aktivně čerpán ven (3 ionty) a K<sup>+</sup> dovnitř buňky (2 ionty) [[sodno-draselná pumpa|Na<sup>+</sup>/K<sup>+</sup>ATP–ázou]], což elektronegativitu membrány teoreticky zvyšuje o 10 mV (kdyby toho nebylo, byla by membrána méně negativní).
 
Konečný klidový membránový potenciál můžeme tedy chápat jako výsledek protichůdného (nebo souhlasného) působení výše uvedených sil. Tato situace platí pro většinu buněk v organizmu. Existují však buňky, u nichž není možné hovořit o klidovém membránovém potenciálu – tedy takové, které svoji polaritu neustále mění – [[pacemakerová buňkapacemaker|pacemakerové]] buňky]]. Pro ně by pak byly modifikovány výše uvedené podmínky hovořícízměněny a hovoří se o prostupech iontů podle elektrochemického gradientu „stále otevřenými“ iontovými kanály. Podle tohoto kritéria, tj. zda buňka mění či nemění v klidu rozdíl napětí mezi vnější a vnitřní stranou membrány, je možné buňky rozdělit na:
* '''buňky zcela polarizované''' (většina);
* a '''buňky neúplně polarizované''' (pacemakerové buňky).
U buněk neúplně polarizovaných je zásadní chybachybné hovořit o klidovém membránovém potenciálu, neboť stav,neustále kdy jemění rozdíl polarity mezi vnější a vnitřní stranou membrány stabilní, u nich nikdy nenastane.
 
== AkčníZměny potenciálpotenciálu ==
[[File:Apshoot.jpg|thumb|Akční potenciál – prudká depolarizace z -70 mV až do kladných hodnot (v tomto případě +40 mV). Nervový impulz se však rychle uklidňuje a nastává opětovný návrat do klidových hodnot (přes tzv. [[refraktilní fáze|refraktilní období]], což je krátká fáze hypeorpolarizace v několika málo milisekundách po akčním potenciálu)]]
=== Hyperpolarizace a depolarizace ===
'''Hyperpolarizace''' je zvyšování membránového potenciálu (zvyšování rozdílu potenciálů), vzniká tedy více negativní membránový potenciál. Hyperpolarizace u [[neuron|nervových buněk]] zabraňuje vzniku nervového impulzu (akčního potenciálu) a má tedy uklidňující účinek na nervové buňky. '''Depolarizace''' je snižování membránového potenciálu směrem k nulovým hodnotám. Depolarizace typicky probíhá při vzrušení nervových buněk jako pokles potenciálu směrem k nule – taková depolarizace je nutná pro vznik akčních potenciálů a tedy i pro šíření vzruchů.
=== Akční potenciál ===
{{podrobně|Akční potenciál}}
Na membránách [[neuron|nervových]] a [[svalová buňka|svalových buněk]] dochází k dočasným, vratným a rychlým změnám membránového potenciálu, které umožňují přenos vzruchu a [[svalový stah]]. To se označuje jako akční potenciál.