Kako je zagotovljeno vzdrževanje polariziranega stanja v mirujočem živcu?

Potencial mirujoče membrane nevrona, znan tudi kot polarizirano stanje, se vzdržuje s kombinacijo gradientov koncentracije ionov in selektivne prepustnosti nevronske membrane za različne ione. Ta proces je ključen za pravilno delovanje nevronov in prenos električnih signalov. Tako se doseže vzdrževanje polariziranega stanja:

1. Gradienti koncentracije ionov:

- Membranski potencial v mirovanju je primarno določen s koncentracijskimi gradienti kalijevih (K+) in natrijevih (Na+) ionov skozi nevronsko membrano.

- Znotrajcelična koncentracija K+ je višja od zunajcelične koncentracije, medtem ko je zunajcelična koncentracija Na+ višja od znotrajcelične koncentracije.

- Te koncentracijske gradiente vzpostavijo in vzdržujejo ionske črpalke, kot je natrijeva-kalijeva črpalka (Na+/K+-ATPaza).

2. Selektivna prepustnost membrane:

- Nevronska membrana je selektivno prepustna za različne ione, kar nekaterim ionom omogoča lažji prehod kot drugim.

- Kalijevih kanalčkov je v stanju mirovanja več, kar omogoča, da se ioni K+ premaknejo navzdol po koncentracijskem gradientu in ven iz nevrona.

- Ta iztok ionov K+ ustvari neto negativni naboj na notranji strani membrane v primerjavi z zunanjostjo, kar ima za posledico potencial mirovanja membrane približno -70 milivoltov (mV).

3. Vloga natrijevo-kalijeve črpalke:

- Natrijeva-kalijeva črpalka je aktivni transportni sistem, ki uporablja energijo iz ATP za vzdrževanje gradientov koncentracije ionov skozi nevronsko membrano.

- Črpa tri ione Na+ iz nevrona in dva iona K+ v nevron za vsako hidrolizirano molekulo ATP.

- Ta neprekinjena aktivnost črpanja pomaga obnoviti začetne ionske gradiente in preprečuje pasivno uhajanje ionov skozi ionske kanale.

4. Kanali za puščanje in elektrogena črpalka:

- Poleg K+ kanalov obstaja majhno uhajanje Na+ ionov v nevron skozi uhajajoče kanale.

- To gibanje ionov Na+ navznoter je uravnoteženo z elektrogeno naravo natrijevo-kalijeve črpalke, ki ustvarja neto gibanje pozitivnih nabojev iz celice.

5. Porazdelitev klorida (Cl-):

- Kloridni ioni (Cl-) prav tako prispevajo k potencialu mirujoče membrane.

- Ioni Cl- so bolj koncentrirani zunaj nevrona in se pasivno premikajo v nevron skozi uhajajoče kanale.

- Vendar je negativni naboj Cl- ionov uravnotežen s pozitivnimi naboji, ki jih prenašajo ioni K+, ki se premikajo iz nevrona, kar ohranja celotno elektronevtralnost celice.

Če povzamemo, je vzdrževanje polariziranega stanja v mirovanju živčnih celic doseženo s kombiniranimi učinki gradientov koncentracije ionov, selektivne prepustnosti membrane, aktivnosti natrijevo-kalijeve črpalke in porazdelitve kloridnih ionov. Ti mehanizmi zagotavljajo stabilnost mirujočega membranskega potenciala, ki je nujen za pravilno delovanje in vzdražnost nevronov.