Vse življenje izvira iz morja. Zato v telesu obstajajo razmere, ki gradijo na teh prvotnih življenjskih pogojih. To pomeni, da so vitalni gradniki v organizmu soli. Omogočajo vse fiziološke procese, so del organov in tvorijo ione v vodni raztopini. Natrijev in kalij klorid prevladujejo soli v celicah. V ionski obliki poganjajo beljakovinske funkcije, določajo osmotsko aktivne komponente med notranjostjo celic in zunanjimi pogoji ter povzročajo električne potenciale. Eden takih potencialov je membranski potencial.
Kakšen je membranski potencial?
Membranski potencial je električna napetost ali potencialna razlika med zunanjo in notranjostjo a celična membrana. Vse celice imajo lastnost, da tvorijo membranski potencial. Pod membranskim potencialom se razume električna napetost ali potencialna razlika med zunanjo in notranjostjo a celična membrana. Ko je koncentriran elektrolit Rešitve membrane so ločene med seboj in v membrani je prevodnost za ione, pojavi se membranski potencial. Biološki procesi v telesu so izjemno zapleteni. Zlasti za mišične in živčne celice ter tudi za vse senzorične celice ima membranski potencial odločilno vlogo. V vseh teh celicah je proces v stanju mirovanja. Samo z določenim dražljajem ali vzbujanjem se celice aktivirajo in pride do spremembe napetosti. Sprememba nastane v potencialu mirovanja in se vrne k njemu. V tem primeru govorimo o depolarizaciji. To je zmanjšanje membranskega potenciala zaradi električnih, kemičnih ali mehanskih učinkov. Sprememba napetosti poteka kot impulz in se prenaša vzdolž membrane, s čimer se informacije prenašajo po celotnem organizmu in posamezni organi omogočajo medsebojno komunikacijo, živčni sistem, in okolje.
Funkcija in naloga
Celica v človeškem telesu je razdražljiva in je sestavljena iz natrijev ioni, kolikor so zunajcelični. Nekaj natrijev ioni so prisotni znotrajcelično. Neravnovesje med notranjostjo in zunanjostjo celice povzroči negativni membranski potencial. Membranski potenciali so vedno negativno nabiti in imajo v posameznih vrstah celic konstantne in značilne velikosti. Merimo jih z mikroelektrodami, ena vodi v notranjost celice, druga pa se nahaja v zunajceličnem prostoru kot referenčna elektroda. Vzrok za membranski potencial je razlika v koncentracija ionov. To pomeni, da se električna napetost kopiči na membrani, tudi če je mreža distribucija pozitivnih in negativnih ionov je na obeh straneh enak. Membranski potencial se kopiči, ker lipidna plast celice omogoča kopičenje ionov na membranski površini, vendar ne morejo prodreti skozi nepolarna območja. The celična membrana ima prenizko prevodnost, da jo ioni lahko storijo. Posledica tega je visok difuzijski tlak. Ne samo kot celota ima vsaka posamezna celica električno prevodnost. Difuzijski tlak nato vodi do prenosa iz citoplazme. Takoj ko kalij ion v teh pogojih pobegne, v celici se izgubi pozitiven naboj. Zato se notranja membranska površina posledično negativno nabije in ustvari a ravnovesje. Tako nastane električni potencial. Ta se poveča z vsako spremembo strani ionov. V zameno pa koncentracija gradient membrane se zmanjša in s tem tudi difuzijski tlak kalij. Odtok se tako prekine in ustvari se novo ravnovesje. Raven membranskega potenciala se razlikuje od celice do celice. Praviloma je negativen glede na zunanjost celice in se spreminja v velikosti od (-) 50 mV do (-) 100 mV. V gladkih mišičnih celicah pa se razvijejo manjši membranski potenciali (-) 30 mV. Takoj ko se celica razširi, kar velja za mišične in živčne celice, se membranski potencial tudi prostorsko razlikuje. Tam služi predvsem za širjenje in prenos signala, medtem ko v senzoričnih celicah omogoča obdelavo informacij. Slednje se v enaki obliki pojavlja v osrednjem živčni sistem. v mitohondriji in kloroplastov, membranski potencial predstavlja energetsko povezavo med presnovnimi procesi energije. V tem postopku se ioni prenašajo proti napetosti. V takih pogojih je merjenje težko, še posebej če gre za mehanske, kemične ali električne motnje. Druga razmerja se pojavijo v zunanji celici, torej v zunajcelični tekočini. Beljakovin ni molekule tam, zato je razmerje obrnjeno. Čeprav beljakovine molekule imajo visoko prevodnost, ne morejo skozi membransko steno. Pozitivni kalijevi ioni si vedno prizadevajo ravnovesje o koncentracija. Zato je pasivni transport molekule v zunajcelični tekočini. Ta postopek se nadaljuje, dokler nakopičeni električni naboj spet ni v ravnovesju. V tem primeru se pojavi Nernstov potencial. To navaja, da je mogoče izračunati potencial za vse ione, saj je velikost odvisna od gradienta koncentracije na obeh straneh membrane. Za kalij je v fizioloških pogojih velikost (-) 70 do (-) 90 mV, za natrij pa približno (+) 60 mV.
Bolezni in motnje
Velikost membranskega potenciala je značilna za splošno zdravje celic. Zdrava celica ima velikost (-) 70 do (-) 90 mV. Pretok energije je močan in celica je močno polarizirana. Petdeset odstotkov subtilne energije se porabi za polarizacijo. Skladno s tem je membranski potencial velik. V oboleli celici je situacija drugačna. Energijsko revno območje potrebuje drobno energijo iz okolja. Pri tem izvede bodisi vodoravno nihanje bodisi zavoj v levo. Membranski potencial teh celic je zelo majhen, prav tako tudi vibracije celic. rak celice imajo na primer le velikost (-) 10 mV. Dovzetnost za okužbe je zato zelo velika.
