Jak je zajištěno udržení polarizovaného stavu v klidovém nervu?
Klidový membránový potenciál neuronu, také známý jako polarizovaný stav, je udržován kombinací iontových koncentračních gradientů a selektivní permeability neuronové membrány pro různé ionty. Tento proces je zásadní pro správné fungování neuronů a přenos elektrických signálů. Zde je návod, jak je dosaženo udržení polarizovaného stavu:
1. Přechody koncentrace iontů:
- Klidový membránový potenciál je primárně určen koncentračními gradienty draslíkových (K+) a sodných (Na+) iontů přes neuronální membránu.
- Intracelulární koncentrace K+ je vyšší než extracelulární koncentrace, zatímco extracelulární koncentrace Na+ je vyšší než intracelulární koncentrace.
- Tyto koncentrační gradienty jsou stanoveny a udržovány iontovými pumpami, jako je pumpa sodíku a draslíku (Na+/K+-ATPáza).
2. Selektivní propustnost membrány:
- Neuronová membrána je selektivně propustná pro různé ionty, což umožňuje některým iontům procházet snadněji než jiným.
- Draslíkové kanály jsou hojnější v klidovém stavu, což umožňuje K+ iontům pohybovat se dolů jejich koncentračním gradientem a ven z neuronu.
- Tento výtok K+ iontů vytváří čistý negativní náboj na vnitřní straně membrány ve srovnání s vnějškem, což má za následek klidový membránový potenciál přibližně -70 milivoltů (mV).
3. Role sodno-draselné pumpy:
- Sodíkovo-draslíková pumpa je aktivní transportní systém, který využívá energii z ATP k udržení gradientů koncentrace iontů přes neuronální membránu.
- Na každou molekulu hydrolyzovaného ATP pumpuje z neuronu tři ionty Na+ a do neuronu dva ionty K+.
- Tato nepřetržitá pumpovací aktivita pomáhá obnovit počáteční iontové gradienty a působí proti pasivnímu úniku iontů přes iontové kanály.
4. Únikové kanály a elektromagnetické čerpadlo:
- Kromě kanálů K+ dochází k malému úniku iontů Na+ do neuronu prostřednictvím kanálů úniku.
- Tento pohyb iontů Na+ dovnitř je vyvážen elektrogenní povahou sodno-draselné pumpy, která vytváří čistý pohyb kladných nábojů ven z buňky.
5. Rozdělení chloridů (Cl-):
- Chloridové ionty (Cl-) také přispívají ke klidovému membránovému potenciálu.
- Cl- ionty jsou více koncentrované mimo neuron a pasivně se pohybují do neuronu přes únikové kanály.
- Záporný náboj iontů Cl- je však vyvažován kladnými náboji nesenými ionty K+, které se pohybují z neuronu, čímž je zachována celková elektroneutralita buňky.
Souhrnně lze říci, že udržení polarizovaného stavu v klidových nervových buňkách je dosaženo prostřednictvím kombinovaných účinků gradientů koncentrace iontů, selektivní permeability membrány, aktivity sodno-draselné pumpy a distribuce chloridových iontů. Tyto mechanismy zajišťují stabilitu klidového membránového potenciálu, který je nezbytný pro správné fungování a excitabilitu neuronů.
