Membránový potenciál

Potenciál pro opotřebení membrány je elektrický potenciál (rezerva) vytvořený mezi vnějším povrchem buněčné membrány a vnitřní stranou plazmatickou membránu. Vnitřní strana membrány vzhledem k vnějšímu povrchu má vždy záporný náboj. U buněk každého druhu je zbytek potenciálu téměř konstantní. U teplokrevných kosterních vláken je tedy 90 mV, u myokardiálních buněk - 80, u nervových buněk - 60-70. Membránový potenciál je přítomen ve všech živých buňkách.

V souladu s moderní teorií se zvážená elektrická rezerva vytváří jako důsledek aktivního a pasivního pohybu iontů.

Pasivní pohyb nastane gradient koncentrace, nevyžaduje energetické náklady. Membránové buňky v klidu má větší propustnost pro ionty draslíku. V cytoplazmě nervových a svalových buněk jejich (draselných iontů) je přítomno třicet až padesátkrát více než v mezibuněčné tekutině. V cytoplazmě jsou ionty ve volném stavu a difundovány, v závislosti na koncentračním gradientu, do extracelulární tekutiny přes membránu. V mezibuněčné tekutině jsou na vnějším povrchu membrány zadržovány intracelulárními anionty.

V intracelulárním prostoru obsahuje převážně anionty kyseliny pyrohroznové, octové, asparagové a dalších organických kyselin. Anorganické kyseliny jsou obsaženy v relativně malém množství. Prostřednictvím membrány nemohou anionty proniknout. Zůstanou v kleci. Anionty jsou umístěny na vnitřní straně membrány.

V souvislosti se skutečností, že anionty mají negativní náboj, zatímco kationy mají kladný náboj, má vnější povrch membrány pozitivní náboj a vnitřní má negativní náboj.

V extracelulární tekutině jsou sodné ionty osm až desetkrát hojnější než v buňce. Jejich propustnost je zanedbatelná. Avšak díky pronikání sodíkových iontů se membránový potenciál do určité míry sníží. V tomto případě dochází k difúzi chloridových iontů uvnitř buňky. Obsah těchto iontů je v extracelulárních tekutinách patnáct až třicetkrát vyšší. Díky jejich pronikání se membránový potenciál poněkud zvyšuje. Navíc existuje v membráně speciální molekulární mechanismus. Zajišťuje aktivní podporu iontů draslíku a sodíku ve směru zvýšené koncentrace. Tak se zachová iontová asymetrie.

Aktivní pohyb iontů je důsledkem fungování "pumpy" sodíku draslíku. Aktivní pohyb iontů sodíku z buňky je způsoben pronikáním iontů draslíku do buňky. V konjugovaném čerpadle se transport provádí nosiči, které jsou následně transportovány metabolickou energií během rozkladu ATP. Kvůli energii hydrolýzy molekuly draslíku ATP 2 proniknou do buňky a 3 sodíkové ionty jsou transportovány ven.

V klidovém stavu až dvacet procent buněk energetických zdrojů.

Účinkem enzymu adenosintrifosfatázy je štěpení ATP. Otrava nervových vláken kyanidy, monoiodoacetát, dinitrofenol a další látky, včetně těch, které zastavují syntézu a glykolýzu ATP, způsobují její pokles (ATP) v cytoplazmě a ukončení fungování "pumpy".

Membrána je propustná také pro chloridové ionty (zejména ve svalových vláknech). V buňkách s vysokou permeabilitou tvoří ionty draslíku a chloru rovnoměrně zbytek membrány. V ostatních buňkách je její příspěvek k uvedenému procesu zanedbatelný.