Τι είναι το δυναμικό ανάπαυσης;

Το δυναμικό ανάπαυσης είναι η διαφορά στην τάση σε μια κυτταρική μεμβράνη και μερικές φορές αναφέρεται ως τάση ηρεμίας.Ορισμένοι τύποι κυττάρων, όπως οι νευρώνες και τα μυϊκά κύτταρα, χρησιμοποιούν το δυναμικό ανάπαυσης για να εφαρμόσουν αλλαγές εντός του κυττάρου και του σώματος.Τα δυναμικά δράσης, η συστολή των μυών και η καθιέρωση ή η μεταβολή των διεργασιών ισορροπίας στο κύτταρο περιλαμβάνουν όλα τα δυναμικά ανάπαυσης της μεμβράνης

Υπάρχουν ποικίλες συγκεντρώσεις ιόντων στο κυτοσόλιο ή στο εσωτερικό κυττάρων, καθώς και μέσα σε διαφορετικά κυτταρικά διαμερίσματα και οργανίδια.Δεδομένου ότι τα ιόντα είναι είτε θετικά είτε αρνητικά φορτισμένα, δημιουργούν μια διαφορά φόρτισης μεταξύ αυτών των διαφορετικών διαμερισμάτων, σχηματίζοντας μια διαφορά στο ηλεκτρικό δυναμικό.Συχνά, τα κύτταρα θα θέλουν να διατηρήσουν αυτή τη διαφορά σε μια μεμβράνη χρησιμοποιώντας αντλίες ιόντων πρωτεΐνης και κανάλια.Όταν διατηρείται μια διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού, ονομάζεται δυναμικό ηρεμίας. Τα ιόντα που εμπλέκονται περισσότερο στη δημιουργία και τη διατήρηση μιας τάσης ηρεμίας για μια μεμβράνη είναι ιόντα νατρίου (Na) και κάλιο (Κ).Γενικά, η συγκέντρωση του K ⁺ είναι μεγαλύτερη μέσα στο κύτταρο από το εξωτερικό, ενώ η συγκέντρωση του Na ⁺ είναι μεγαλύτερη εκτός του κυττάρου από ό, τι μέσα.Αυτή η διαφορά διατηρείται από μια αντλία πρωτεΐνης μεμβράνης που ονομάζεται Na ⁺/k ⁺ -atpase, η οποία χρησιμοποιεί τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) για ενέργεια για να διατηρήσει τις σχετικές συγκεντρώσεις.Η αντλία ενσωματώνει τρία ιόντα Na ⁺ στο κελί για κάθε δύο ιόντα k

+

που εξάγει, δίνοντας στο εσωτερικό του κυττάρου ένα πιο αρνητικό φορτίο.Αυτό το δυναμικό ανάπαυσης είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τους νευρώνες, οι οποίοι χρησιμοποιούν τη διαφορά τάσης για να πυροδοτήσουν δυναμικά δράσης.Το δυναμικό δράσης ξεκινά με μια εισροή ιόντων Na ⁺ στο κύτταρο μέσω ορισμένων καναλιών ιόντων, γεγονός που δημιουργεί μια αποπόλωση του δυναμικού μεμβράνης μόλις επιτευχθεί ένα συγκεκριμένο όριο.Εδώ δημιουργείται το δυναμικό δράσης και το ηλεκτρικό σήμα μεταδίδεται μέσω του νευρώνα.Ακολουθώντας την ακίδα στο Na ⁺, ανοίγουν περισσότερα κανάλια ιόντων με τάση, απελευθερώνοντας k ⁺ από το κελί, ένα βήμα στο δυναμικό δράσης είναι γνωστό ως υπεροπαολισμός, όπου το δυναμικό της μεμβράνης πέφτει κάτω από την κανονική τάση ανάπαυσης.Το κύτταρο στη συνέχεια αποκαθιστά το δυναμικό ανάπαυσης χρησιμοποιώντας το Na ⁺/k ⁺-ATPase στη διαδικασία της επαναπολύσεως. Τα ιόντα ασβεστίου (CA) είναι επίσης σημαντικά για τη διατήρηση του δυναμικού ηρεμιστικής μεμβράνης στα μυϊκά κύτταρα.Τα ιόντα Ca

2+

αποθηκεύονται σε ένα οργανισμό που ονομάζεται σαρκοπλασματικό δίκτυο, το οποίο περιέχει αντλίες πρωτεΐνης για να διατηρήσει υψηλές συγκεντρώσεις Ca ²⁺ μέσα στο διαμέρισμα.Όταν ένα κύτταρο μυών λέγεται να συστέλλεται, ένα ηλεκτρικό σήμα ενεργοποιεί το σαρκοπλασματικό δίκτυο χρησιμοποιώντας το δυναμικό ανάπαυσης.Το διαμέρισμα είναι στη συνέχεια σε θέση να ανοίξει, απελευθερώνοντας ιόντα Ca ²⁺ στο κελί, τα οποία δεσμεύονται με τις ίνες που επιτρέπουν στον μυ.