Mechanismus
Pro drtivou většinu rozpuštěných látek, intracelulární a extracelulární koncentrace se liší. Výsledkem je často hnací síla pohybu solutů přes plazmatickou membránu. Směr této hnací síly zahrnuje dvě složky: koncentrační gradient a elektrický gradient. Pokud jde o koncentrační gradient, látka se přesune z oblasti, kde je koncentrovanější do samostatné oblasti s nižší koncentrací., Pokud jde o elektrický gradient, nabitá soluta se bude pohybovat z oblasti s podobným nábojem směrem k samostatné oblasti s opačným nábojem. Všech rozpuštěných látek jsou ovlivněny koncentrační gradienty, ale pouze nabité soluty jsou ovlivněny elektrické gradienty.
při absenci jiných sil to udělá rozpuštěná látka, která může překročit membránu, dokud nedosáhne rovnováhy. U nabité rozpuštěné látky dojde k rovnováze, když se koncentrace této rozpuštěné látky rovná na obou stranách membrány., V tomto případě je koncentrační gradient jediným faktorem, který vytváří hnací sílu pro pohyb nabitých solutů. U nabitých solutů je však třeba vzít v úvahu jak koncentraci, tak elektrické gradienty, protože oba ovlivňují hnací sílu. Nabitá rozpuštěná látka údajně dosáhla elektrochemické rovnováhy napříč membránou, když je její koncentrační gradient přesně stejný a opačný než jeho elektrický gradient., Je důležité si uvědomit, že když k tomu dojde, neznamená to, že koncentrace této rozpuštěné látky budou stejné na obou stranách membrány. Během elektrochemické rovnováhy pro nabitou rozpuštěnou látku je obvykle ještě koncentrační gradient, ale elektrický gradient orientovaný v opačném směru ji neguje. Za těchto podmínek slouží elektrický gradient pro daný nabitý solutát jako rozdíl elektrického potenciálu napříč membránou. Hodnota tohoto potenciálního rozdílu představuje rovnovážný potenciál pro tuto nabitou solutu.,
Za fyziologických podmínek ionty přispívají k klidový membránový potenciál zřídka dosáhnou elektrochemické rovnováhy. Jedním z důvodů je to, že většina iontů nemůže volně překročit buněčnou membránu, protože není propustná pro většinu iontů. Například na+ je kladně nabitý iont, který má intracelulární koncentraci 14 mM, extracelulární koncentraci 140 mM a rovnovážnou potenciální hodnotu +65 mV., Tento rozdíl znamená, že když se uvnitř buňky je 65 mV vyšší než extracelulární prostředí, Na+, bude v elektrochemické rovnováze přes plazmatickou membránu. Navíc, K+ je kladně nabitý ion, který má intracelulární koncentrace 120 mM, extracelulární koncentrace 4 mM, a rovnovážný potenciál -90 mV; to znamená, že K+ bude v elektrochemické rovnováze, když buňky je 90 mV nižší než v extracelulárním prostředí.
v klidovém stavu má plazmatická membrána mírnou propustnost jak pro Na+, tak pro k+., Propustnost pro K+ je však mnohem větší díky přítomnosti k + netěsných kanálů vložených do plazmatické membrány, které umožňují k+ rozptýlit z buňky dolů jeho elektrochemický gradient. Díky této zvýšené propustnosti se k+ blíží elektrochemické rovnováze a membránový potenciál se blíží k+ rovnovážnému potenciálu -90 mV. Buněčná membrána v klidu má velmi nízkou propustnost pro Na+, což znamená, že Na+ je daleko od elektrochemické rovnováhy a membránového potenciálu je daleko od Na+ rovnovážný potenciál +65 mV.,
rovnovážné potenciály pro na+ a k + představují dva extrémy, přičemž potenciál klidové membrány buňky klesá někde mezi nimi. Jelikož plazmatická membrána v klidu má mnohem větší propustnost pro K+, klidového membránového potenciálu (-70 až -80 mV) je mnohem blíže k rovnovážnému potenciálu pro K+ (-90 mV), než pro Na+ (+65 mV)., Tento faktor přináší důležitý bod: více permeabilní plazmatická membrána je pro daný ion, tím více, že ion bude přispívat k membránového potenciálu (celkový membránový potenciál bude blíže k rovnovážnému potenciálu, že ‚ovládnout‘ ion).
Na + a k+ nedosahují elektrochemické rovnováhy. I když malé množství Na+ iontů může vstoupit do buňky a K+ ionty mohou opustit buňku prostřednictvím K+ úniku kanály, na+/K+ pumpa neustále používá energie k udržení těchto gradientů., Toto čerpadlo hraje velkou roli při udržování iontového koncentračního gradientu výměnou iontů 3 Na + zevnitř buňky za každé ionty 2 K+ přiváděné do buňky. Musíme zdůraznit, že i když toto čerpadlo významně nepřispívá k náboji membránového potenciálu, je rozhodující pro udržení iontových gradientů Na+ A K+ přes membránu. To, co vytváří klidový membránový potenciál K+, která uniká z vnitřku buňky do vnějšího přes únik K+ kanály a vytváří negativní náboj na vnitřní straně membrány vs venku., V klidu je membrána nepropustná pro Na+, protože všechny kanály Na+ jsou uzavřeny.
