mechanisme
voor de overgrote meerderheid van de opgeloste stoffen verschillen intracellulaire en extracellulaire concentraties. Dientengevolge, is er vaak een drijvende kracht voor de beweging van opgeloste stoffen over het plasmamembraan. De richting van deze aandrijfkracht bestaat uit twee componenten: de concentratiegradiënt en de elektrische gradiënt. Wat de concentratiegradiënt betreft, zal een opgeloste stof zich verplaatsen van een gebied waar het meer geconcentreerd is naar een afzonderlijk gebied met een lagere concentratie., Wat de elektrische gradiënt betreft, zal een opgeladen opgeloste stof zich verplaatsen van een gebied met een soortgelijke lading naar een apart gebied met een tegengestelde lading. Alle opgeloste stoffen worden beïnvloed door concentratiegradiënten, maar alleen opgeladen opgeloste stoffen worden beïnvloed door elektrische gradiënten.
bij afwezigheid van andere krachten zal een opgeloste stof die een membraan kan passeren dit doen totdat het evenwicht bereikt. Voor een niet-opgeladen opgeloste stof vindt evenwicht plaats wanneer de concentratie van die opgeloste stof aan beide zijden van het membraan gelijk wordt., In dit geval is de concentratiegradiënt de enige factor die een drijvende kracht vormt voor de beweging van niet-opgeladen opgeloste stoffen. Bij opgeladen oplossingen moet echter rekening worden gehouden met zowel de concentratie als de elektrische gradiënten, aangezien beide van invloed zijn op de aandrijfkracht. Een opgeladen opgeloste stof zou elektrochemisch evenwicht over het membraan hebben bereikt wanneer zijn concentratiegradiënt precies gelijk is en tegenovergesteld aan die van zijn elektrische gradiënt., Het is belangrijk op te merken dat wanneer dit gebeurt, het betekent niet dat de concentraties voor die opgeloste stof hetzelfde aan beide zijden van het membraan zal zijn. Tijdens elektrochemisch evenwicht voor een opgeladen opgeloste stof, is er meestal nog een concentratiegradiënt, maar een in de tegenovergestelde richting georiënteerde elektrische gradiënt ontkent deze. Onder deze omstandigheden dient de elektrische gradiënt voor een bepaalde opgeladen opgeloste stof als een elektrisch potentiaalverschil over het membraan. De waarde van dit potentiaalverschil vertegenwoordigt de evenwichtspotentiaal voor die opgeladen opgeloste stof.,
onder fysiologische omstandigheden bereiken de ionen die bijdragen aan het potentieel van het rustmembraan zelden elektrochemisch evenwicht. Een reden hiervoor is dat de meeste ionen niet vrij het celmembraan kunnen passeren omdat het niet permeabel is voor de meeste ionen. Bijvoorbeeld, Na+ is een positief geladen ion dat een intracellulaire concentratie van 14 mM, een extracellulaire concentratie van 140 mM, en een evenwicht potentiaalwaarde van +65 mV heeft., Dit verschil betekent dat wanneer de binnenkant van de cel 65 MV hoger is dan het extracellulaire milieu, Na+ in elektrochemisch evenwicht over het plasmamembraan zal zijn. Bovendien is K+ een positief geladen ion dat een intracellulaire concentratie van 120 mM, een extracellulaire concentratie van 4 mM, en een evenwichtspotentieel van -90 mV heeft; dit betekent dat K+ in elektrochemisch evenwicht zal zijn wanneer de cel 90 MV lager is dan de extracellulaire omgeving.
In rusttoestand heeft het plasmamembraan een geringe permeabiliteit voor zowel Na+ als K+., Nochtans, is de permeabiliteit voor K+ veel groter toe te schrijven aan de aanwezigheid van K+ lekkanalen die in het plasmamembraan worden ingebed, die K+ toestaan om uit de cel onderaan zijn elektrochemische gradiënt te verspreiden. Vanwege deze verbeterde doorlaatbaarheid ligt K+ dicht bij elektrochemisch evenwicht en ligt het membraanpotentiaal dicht bij het K+ – evenwichtspotentiaal van -90 mV. Het celmembraan in rust heeft een zeer lage permeabiliteit voor Na+, wat betekent dat Na+ ver van elektrochemisch evenwicht is en het membraanpotentiaal ver van het na + – evenwichtspotentiaal van + 65 mV.,
De evenwichtspotentialen voor Na+ en K+ vertegenwoordigen twee uitersten, waarbij het rustmembraan-potentieel van de cel ergens daartussen valt. Aangezien het plasmamembraan in rust een veel grotere doorlaatbaarheid heeft voor K+, ligt het potentieel van het rustmembraan (-70 tot -80 mV) veel dichter bij het evenwichtspotentieel van K+ (-90 mV) dan het is voor Na+ (+65 mV)., Deze factor brengt een belangrijk punt naar voren: hoe meer doorlaatbaar het plasmamembraan is voor een bepaald ion, hoe meer dat ion zal bijdragen aan het membraanpotentiaal (het totale membraanpotentiaal zal dichter bij het evenwichtspotentiaal van dat ‘dominerende’ ion liggen).
Na+ en K+ bereiken geen elektrochemisch evenwicht. Hoewel een kleine hoeveelheid Na + – ionen de cel kan binnenkomen en K+ – ionen de cel via K+ – lekkanalen kunnen verlaten, gebruikt de Na+ / K + – pomp constant energie om deze gradiënten te behouden., Deze pomp speelt een grote rol bij het handhaven van de Ionische concentratiegradiënt door het uitwisselen van 3 Na+ ionen vanuit de cel, voor elke 2 K+ ionen die in de cel worden gebracht. We moeten benadrukken dat hoewel deze pomp geen significante bijdrage levert aan de lading van het membraanpotentieel, het cruciaal is in het handhaven van de Ionische gradiënten van Na+ en K+ over het membraan. Wat het rustende membraanpotentieel produceert is K + dat van de binnenkant van de cel aan de buitenkant via lekkage K+ kanalen lekt en een negatieve last in de binnenkant van het membraan versus de buitenkant produceert., In rust is het membraan ondoordringbaar voor Na+, aangezien alle Na + kanalen gesloten zijn.
