Hva er hvilepotensial?

Hvilende potensial er forskjellen i spenning over en cellemembran, og det blir noen ganger referert til som hvilespenning.Visse typer celler, for eksempel nevroner og muskelceller, bruker hvilepotensial for å vedta endringer i cellen og kroppen.Handlingspotensialer, muskelsammentrekning og etablering eller endring av likevektsprosesser i cellen involverer alle membranens hvilepotensial.

Det er varierende konsentrasjoner av ioner i cytosol, eller celleinteriør, så vel som inne i forskjellige cellulære rom og organeller.Siden ioner enten er positivt eller negativt ladet, skaper de en ladeforskjell mellom disse forskjellige rommene, og danner en forskjell i elektrisk potensial.Ofte vil celler ønske å opprettholde denne forskjellen over en membran ved å bruke proteinionpumper og kanaler.Når en elektrisk potensialforskjell opprettholdes, kalles det hvilepotensialet.

Ionene som er mest involvert i å skape og opprettholde en hvilespenning for en membran er natrium (Na) og kalium (K) -ioner.Generelt er konsentrasjonen av K ⁺ større inne i cellen enn utenfor, mens konsentrasjonen av Na ⁺ er større utenfor cellen enn inne.Denne forskjellen opprettholdes av en membranproteinpumpe kalt Na ⁺/k ⁺ -atpase, som bruker adenosintrifosfat (ATP) for energi for å opprettholde de relative konsentrasjonene.Pumpen inneholder tre Na ⁺ -ioner i cellen for hver to k ⁺ioner den eksporterer, noe som gir cellens interiør en mer negativ ladning.Dette hvilepotensialet er spesielt viktig for nevroner, som bruker spenningsforskjellen for å skyte handlingspotensialer.

I nevroner og andre celler i nervesystemet genereres et handlingspotensial når hvilepotensialet blir forstyrret.Handlingspotensialet begynner med en tilstrømning av Na ⁺ -ioner i cellen gjennom visse ionekanaler, noe som skaper en depolarisering av membranpotensialet når en viss terskel er oppfylt.Her genereres handlingspotensialet og det elektriske signalet overføres gjennom nevronen.Etter piggen i Na ⁺, mer spenningsgatede ionekanaler åpne, frigjør k ⁺ fra cellen, er et trinn i handlingspotensialet kjent som hyperpolarisering, der membranpotensialet synker under normal hvilespenning.Cellen gjenoppretter deretter hvilepotensialet ved bruk av Na ⁺/k ⁺ -atpase i prosessen med repolarisering.

Kalsium (Ca) -ioner er også viktig for å opprettholde hvilemembranpotensialet i muskelceller.Ca ²⁺ionene lagres i en organelle kalt sarkoplasmatisk retikulum, som inneholder proteinpumper for å opprettholde høye konsentrasjoner av Ca ²⁺ inne i rommet.Når en muskelcelle får beskjed om å trekke seg sammen, utløser et elektrisk signal det sarkoplasmatiske retikulum ved å bruke hvilepotensialet.Rommen er da i stand til å åpne, frigjøre Ca ²⁺ -ioner i cellen, som binder seg til fibrene som lar muskelen trekke seg sammen.