Sav život potječe s mora. Stoga u tijelu postoje uvjeti koji se nadovezuju na te izvorne uvjete života. To znači da su vitalni građevni blokovi u organizmu soli. Omogućuju sve fiziološke procese, dio su organa i tvore ione u vodenoj otopini. Natrij i kalij klorid dominiraju soli u stanicama. U ionskom obliku oni pokreću proteinske funkcije, određuju osmotski aktivne komponente između unutarnjih i vanjskih uvjeta stanice i uzrokuju električne potencijale. Jedan od takvih potencijala je membranski potencijal.
Koji je membranski potencijal?
Membranski potencijal je električni napon ili razlika potencijala između vanjske i unutarnje strane a stanična membrana. Sve stanice imaju svojstvo stvaranja membranskog potencijala. Pod membranskim potencijalom podrazumijeva se električni napon ili razlika potencijala između vanjske i unutarnje strane a stanična membrana. Kad se koncentrira elektrolit rješenja membrane su odvojene jedna od druge i u membrani postoji vodljivost za ione, javlja se membranski potencijal. Biološki procesi u tijelu izuzetno su složeni. Posebno za mišićne i živčane stanice, a također i za sve osjetne stanice, membranski potencijal igra odlučujuću ulogu. U svim tim stanicama proces je u stanju mirovanja. Samo određenim podražajem ili pobudom stanice se aktiviraju i dolazi do promjene napona. Promjena nastaje u odnosu na potencijal mirovanja i vraća mu se. U ovom slučaju govorimo o depolarizaciji. To je smanjenje potencijala membrane zbog električnih, kemijskih ili mehaničkih učinaka. Promjena napona odvija se kao impuls i prenosi se duž membrane, prenoseći na taj način informacije u cijelom organizmu i omogućujući međusobnu komunikaciju pojedinih organa, živčani sustav, i okoline.
Funkcija i zadatak
Stanica u ljudskom tijelu je uzbudljiva i sastoji se od natrij ioni, ukoliko su izvanćelijski. Nekoliko natrij ioni su prisutni unutarćelijski. Neravnoteža između unutarnje i vanjske stanice rezultira negativnim membranskim potencijalom. Membranski potencijali su uvijek negativno nabijeni i imaju stalne i karakteristične veličine u pojedinim tipovima stanica. Mjere se mikroelektrodama, od kojih jedna vodi u unutrašnjost stanice, a druga se nalazi u izvanćelijskom prostoru kao referentna elektroda. Uzrok membranskog potencijala je razlika u koncentracija iona. To znači da se električni napon nakuplja na membrani, čak i ako je mreža distribucija pozitivnih i negativnih iona je na obje strane jednak. Membranski potencijal se gradi jer lipidni sloj stanice omogućuje akumuliranje iona na površini membrane, ali oni ne mogu prodrijeti kroz nepolarna područja. The stanična membrana ima prenisku vodljivost da bi to ioni mogli učiniti. To rezultira visokim difuzijskim tlakom. Ne samo kao cjelina, svaka pojedinačna stanica ima električnu vodljivost. Tlak difuzije tada dovodi do prijenosa iz citoplazme. Čim a kalij ion u tim uvjetima izlazi, u stanici se gubi pozitivan naboj. Stoga, kao posljedica, unutarnja površina membrane postaje negativno nabijena da stvori a uravnotežiti. Tako nastaje električni potencijal. To se povećava sa svakom promjenom stranice iona. Zauzvrat, koncentracija gradijent membrane se smanjuje, a s njom i difuzijski tlak kalij. Iztok se tako prekida i stvara se nova ravnoteža. Razina membranskog potencijala razlikuje se od stanice do stanice. U pravilu je negativan u odnosu na vanjsku površinu stanice i varira u veličini od (-) 50 mV do (-) 100 mV. S druge strane, u stanicama glatkih mišića razvijaju se manji membranski potencijali od (-) 30 mV. Čim se stanica proširi, što je slučaj u mišićnim i živčanim stanicama, membranski potencijal također se prostorno razlikuje. Tamo služi prvenstveno za širenje i prijenos signala, dok u osjetnim stanicama omogućuje obradu informacija. Potonji se u istom obliku javlja u središnjem živčani sustav. U mitohondriji i kloroplastima, membranski potencijal predstavlja energetsku spregu između metaboličkih procesa energije. U ovom se procesu joni transportiraju protiv napona. U takvim uvjetima mjerenje je teško, pogotovo ako se želi provesti bez mehaničkih, kemijskih ili električnih smetnji. Ostali omjeri javljaju se u vanjskoj stanici, tj. U izvanstaničnoj tekućini. Nema proteina molekule ondje je omjer obrnut. Iako protein molekule imaju visoku vodljivost, ne mogu proći kroz zid membrane. Pozitivni ioni kalija uvijek teže tome uravnotežiti o koncentracija. Dakle, pasivni transport molekule u izvanstaničnoj tekućini se javlja. Taj se postupak nastavlja sve dok nagomilani električni naboj ne bude ponovno u ravnoteži. U tom se slučaju javlja Nernstov potencijal. To navodi da se za sve ione može izračunati potencijal, jer veličina ovisi o gradijentu koncentracije na obje strane membrane. Za kalij je veličina u fiziološkim uvjetima (-) 70 do (-) 90 mV, a za natrij oko (+) 60 mV.
Bolesti i poremećaji
Veličina membranskog potencijala karakterizira općenito zdravlje stanica. Zdrava stanica ima veličinu od (-) 70 do (-) 90 mV. Protok energije je jak, a stanica je jako polarizirana. Pedeset posto suptilne energije koristi se za polarizaciju. Sukladno tome, membranski potencijal je velik. U bolesnoj ćeliji situacija je drugačija. Potrebna je fino-materijalna energija iz svog okoliša na energetski siromašnom području. Pritom izvodi vodoravno osciliranje ili okretanje ulijevo. Membranski potencijal ovih stanica vrlo je nizak, kao i vibracije stanica. Rak stanice, na primjer, imaju veličinu samo (-) 10 mV. Stoga je osjetljivost na infekciju vrlo velika.
