כל החיים מקורם בים. לכן, ישנם תנאים בגוף הבונים על תנאי חיים מקוריים אלה. המשמעות היא שאבני בניין חיוניות באורגניזם הן מלחים. הם מאפשרים את כל התהליכים הפיזיולוגיים, הם חלק מהאיברים ויוצרים יונים בתמיסה מימית. נתרן ו אשלגן כלוריד הם דומיננטיים מלחים בתאים. בצורה יונית הם מניעים פונקציות חלבון, קובעים את הרכיבים הפעילים האוסמוטית בין תאי פנים לתנאים חיצוניים וגורמים לפוטנציאלים חשמליים. פוטנציאל אחד כזה הוא פוטנציאל הממברנה.
מהו פוטנציאל הממברנה?
פוטנציאל ממברנה הוא המתח החשמלי או ההבדל הפוטנציאלי בין החלק החיצוני והפנימי של a קרום תא. לכל התאים יש את התכונה ליצור פוטנציאל קרום. פוטנציאל ממברנה מובן כמתח חשמלי או הבדל פוטנציאלי בין החלק החיצוני והפנימי של a קרום תא. כאשר אלקטרוליט מרוכז פתרונות של קרום מופרדים זה מזה ויש מוליכות בקרום ליונים, פוטנציאל קרום מתרחש. תהליכים ביולוגיים בגוף מורכבים ביותר. במיוחד עבור תאי שריר ועצב, וגם עבור כל תאי החישה, פוטנציאל הממברנה ממלא תפקיד מכריע. בכל התאים הללו התהליך נמצא במצב של מנוחה. רק על ידי גירוי או עירור מסוים התאים מופעלים ומתרחש שינוי מתח. השינוי מתרחש מפוטנציאל המנוחה וחוזר אליו. במקרה זה אנו מדברים על דה-פולריזציה. זוהי הירידה בפוטנציאל הממברנה עקב השפעות חשמליות, כימיות או מכניות. שינוי המתח מתרחש כדחף ומועבר לאורך הקרום ובכך מעביר מידע ברחבי האורגניזם ומאפשר לאיברים האישיים לתקשר זה עם זה, מערכת העצבים, והסביבה.
פונקציה ומשימה
התא בגוף האדם הוא נרגש ומורכב מ נתרן יונים, במידה והם תאיים. מְעַטִים נתרן יונים קיימים תוך תאיים. חוסר האיזון בין החלק הפנימי והחיצוני של התא גורם לפוטנציאל קרום שלילי. פוטנציאלים של קרום הם תמיד טעונים שלילית ובעלי גודל קבוע ואופייני בסוגי תאים בודדים. הם נמדדים באמצעות מיקרואלקטרודות, האחת מובילה לחלקו הפנימי של התא והשנייה ממוקמת בחלל החוץ תאי כאלקטרודה ייחוסית. הגורם לפוטנציאל הממברנה הוא ההבדל ב ריכוז של יונים. משמעות הדבר היא שמתח חשמלי מצטבר על פני הממברנה, גם אם הרשת הפצה של יונים חיוביים ושליליים זהה משני הצדדים. פוטנציאל קרום מצטבר מכיוון ששכבת השומנים בתא מאפשרת להצטבר של יונים על פני הממברנה, אך הם אינם יכולים לחדור דרך אזורים לא קוטביים. ה קרום תא בעל מוליכות נמוכה מדי מכדי שהיונים יוכלו לעשות זאת. התוצאה היא לחץ דיפוזיה גבוה. לא רק בכללותו, לכל תא בודד יש מוליכות חשמלית. לחץ הדיפוזיה מוביל לאחר מכן להעברה מהציטופלזמה. ברגע ש אשלגן יון בורח בתנאים אלה, המטען החיובי הולך לאיבוד בתא. לכן, כתוצאה מכך, משטח הממברנה הפנימי הופך לטעון שלילית ליצירת a לאזן. כך נוצר פוטנציאל חשמלי. זה גדל עם כל שינוי צדדי היונים. בתורו, ריכוז שיפוע הקרום פוחת, ואיתו לחץ הדיפוזיה של אשלגן. הזרימה נקטעת כך ונוצר שיווי משקל חדש. רמת פוטנציאל הממברנה שונה מתא לתא. ככלל, הוא שלילי ביחס למראה החיצוני של התא ומשתנה בגודלו מ (-) 50 mV ל- (-) 100 mV. לעומת זאת בתאי שריר חלקים מתפתחים פוטנציאלים ממברניים קטנים יותר (-) 30 mV. ברגע שהתא מתרחב, וזה המקרה בתאי שריר ועצב, גם פוטנציאל הממברנה שונה במרחב. שם הוא משמש בעיקר כהפצה והעברת אותות, ואילו בתאים חושיים הוא מאפשר עיבוד מידע. האחרון מתרחש באותה צורה במרכז מערכת העצבים. ב המיטוכונדריה וכלורופלסטים, פוטנציאל הממברנה הוא הצמד האנרגטי בין תהליכי חילוף החומרים האנרגטיים. בתהליך זה יונים מועברות כנגד המתח. בתנאים כאלה המדידה קשה, במיוחד אם היא מתרחשת ללא הפרעה מכנית, כימית או חשמלית. יחסים אחרים מתרחשים בחלק החיצוני של התא, כלומר בנוזל החוץ תאי. אין חלבון מולקולות שם, ולכן היחס הפוך. למרות שהחלבון מולקולות בעלי מוליכות גבוהה, הם אינם יכולים לעבור דרך דופן הממברנה. יוני אשלגן חיוביים תמיד שואפים לאזן מה היא ריכוז. לכן, הובלה פסיבית של מולקולות בנוזל החוץ-תאי מתרחשת. תהליך זה נמשך עד שהמטען החשמלי הבנוי נמצא שוב בשיווי משקל. במקרה זה, פוטנציאל Nernst מתרחש. זה קובע שניתן לחשב פוטנציאל לכל היונים, מכיוון שהעוצמה תלויה בשיפוע הריכוז משני צידי הקרום. עבור אשלגן, העוצמה בתנאים פיזיולוגיים היא (-) 70 עד (-) 90 mV, ולנתרן זה בערך (+) 60 mV.
מחלות והפרעות
גודל הפוטנציאל הממברני מאפיין את הכלל בריאות של התאים. תא בריא הוא בעוצמה של (-) 70 עד (-) 90 mV. זרימת האנרגיה חזקה, והתא מקוטב מאוד. חמישים אחוז מהאנרגיה העדינה משמשת לקיטוב. בהתאם לכך, פוטנציאל הממברנה הוא גבוה. בתא חולה המצב שונה. הוא זקוק לאנרגיה חומרית דקה מסביבתו על ידי האזור דל האנרגיה. בכך הוא מבצע תנודה אופקית או פנייה שמאלה. פוטנציאל הממברנה של תאים אלה נמוך מאוד וכך גם רטט התאים. מחלת הסרטן לתאים, למשל, יש רק עוצמה של (-) 10 mV. לכן הרגישות לזיהום גבוהה מאוד.
