Hur upprätthålls ett polariserat tillstånd i vilande nerver?

Vilomembranpotentialen hos en neuron, även känd som det polariserade tillståndet, upprätthålls genom en kombination av jonkoncentrationsgradienter och neuronmembranets selektiva permeabilitet för olika joner. Denna process är avgörande för att neuroner ska fungera korrekt och överföringen av elektriska signaler. Så här uppnås upprätthållandet av det polariserade tillståndet:

1. Jonkoncentrationsgradienter:

- Vilomembranpotentialen bestäms i första hand av koncentrationsgradienterna av kalium (K+) och natrium (Na+) joner över neuronmembranet.

- Den intracellulära koncentrationen av K+ är högre än den extracellulära koncentrationen, medan den extracellulära koncentrationen av Na+ är högre än den intracellulära koncentrationen.

- Dessa koncentrationsgradienter etableras och upprätthålls av jonpumpar, såsom natrium-kaliumpumpen (Na+/K+-ATPas).

2. Selektiv permeabilitet hos membranet:

- Det neuronala membranet är selektivt permeabelt för olika joner, vilket gör att vissa joner kan passera igenom lättare än andra.

- Kaliumkanaler är rikligare i vilotillståndet, vilket gör att K+-joner kan röra sig nedför sin koncentrationsgradient och ut ur neuronen.

- Detta utflöde av K+-joner skapar en negativ nettoladdning på insidan av membranet jämfört med utsidan, vilket resulterar i en vilande membranpotential på cirka -70 millivolt (mV).

3. Natrium-kaliumpumpens roll:

– Natrium-kaliumpumpen är ett aktivt transportsystem som använder energi från ATP för att upprätthålla jonkoncentrationsgradienterna över neuronmembranet.

- Den pumpar ut tre Na+-joner ur neuronen och två K+-joner in i neuronen för varje molekyl av ATP som hydrolyseras.

– Denna kontinuerliga pumpaktivitet hjälper till att återställa de initiala jongradienterna och motverkar passivt läckage av joner genom jonkanaler.

4. Läckagekanaler och elektrogenisk pump:

– Förutom K+-kanaler finns ett litet läckage av Na+-joner in i neuronen genom läckkanaler.

- Denna inåtgående rörelse av Na+-joner balanseras av den elektrogena naturen hos natrium-kaliumpumpen, som skapar en nettorörelse av positiva laddningar ut ur cellen.

5. Klorid (Cl-) distribution:

- Kloridjoner (Cl-) bidrar också till vilomembranpotentialen.

- Cl-joner är mer koncentrerade utanför neuronen och de rör sig passivt in i neuronen genom läckkanaler.

- Men den negativa laddningen av Cl-joner uppvägs av de positiva laddningarna som bärs av K+-joner som rör sig ut ur neuronen, vilket upprätthåller cellens övergripande elektroneutralitet.

Sammanfattningsvis uppnås upprätthållandet av det polariserade tillståndet i vilande nervceller genom de kombinerade effekterna av jonkoncentrationsgradienter, selektiv membranpermeabilitet, aktiviteten hos natrium-kaliumpumpen och fördelningen av kloridjoner. Dessa mekanismer säkerställer stabiliteten hos den vilande membranpotentialen, vilket är väsentligt för att nervceller ska fungera och excitera.