כל החיים באים מהים. מכאן שיש בגוף תנאים שבונים על תנאי חיים מקוריים אלה. המשמעות היא שאבני בניין חיוניות באורגניזם הם מלחים. הם מאפשרים את כל התהליכים הפיזיולוגיים, הם חלק מהאיברים ויוצרים יוני בתמיסה מימית. נתרן ואשלגן כלוריד הם המלחים הדומיננטיים בתאים. בצורה יונית הם מהווים את הכוח המניע לתפקודי חלבון, קובעים את המרכיבים הפעילים באוסמוטיקה בין תאי הפנים לתנאים חיצוניים וגורמים לפוטנציאלים חשמליים. אחד כזה הוא פוטנציאל הממברנה.
מה פוטנציאל הממברנה?
לכל התאים יש את המאפיין לפתח פוטנציאל ממברנה. פוטנציאל הממברנה מובן שהוא המתח החשמלי או ההבדל הפוטנציאלי בין החיצוני לחלק הפנימי של קרום התא. כאשר מופרדים תמיסות אלקטרוליט מרוכזות של ממברנה זו מזו והנוכחות בממברנה ליונים קיימת, מתרחש פוטנציאל ממברנה.
תהליכים ביולוגיים בגוף מורכבים ביותר. פוטנציאל הממברנה ממלא תפקיד מכריע, במיוחד לתאי שריר ועצב, כמו גם לכל תאי החישה. בכל התאים הללו התהליך נמצא במנוחה. התאים מופעלים רק על ידי גירוי או עירור מסוים והמתח משתנה. השינוי מתרחש מפוטנציאל המנוחה וחוזר אליו. במקרה זה, אחד מדבר על קיטוב.
זו הירידה בפוטנציאל הממברנה כתוצאה מהשפעות חשמליות, כימיות או מכניות. שינוי המתח מתרחש כדחף, מועבר לאורך הממברנה, מעביר מידע באורגניזם כולו ומאפשר תקשורת בין האיברים האישיים, במערכת העצבים ועם הסביבה.
פונקציה ומשימה
התא בגוף האדם נרגש ומורכב מיוני נתרן ככל שהם חוץ תאיים. מעט יוני נתרן קיימים בתאיות. חוסר האיזון בין פנים לתא ומחוצה לו יוצר פוטנציאל קרום שלילי.
פוטנציאלים הממברניים תמיד טעונים באופן שלילי ויש להם ערכים קבועים ואופייניים בסוגי התאים האישיים. הם נמדדים במיקרו-אלקטרודות, שאחת מהן מובילה בתוך התא והשנייה ממוקמת כאלקטרודה התייחסות בחלל החוץ תאי.
הגורם לפוטנציאל ממברנה הוא ההבדל בריכוז היונים. משמעות הדבר היא שהמתח החשמלי מצטבר על פני הממברנה, גם אם התפלגות הרשת של יוני חיובי ושלילי זהה משני הצדדים. נוצר פוטנציאל קרום מכיוון ששכבת התא השומנית מאפשרת ליונים להצטבר על פני הקרום, אך אינה יכולה לחדור דרך אזורים לא קוטביים. לקרום התא אין מוליכות מספקת ליונים. זה יוצר לחץ דיפוזיה גבוה. לא רק בכללותו, לכל תא יחיד יש מוליכות חשמלית. לאחר מכן לחץ הדיפוזיה מוביל למעבר מהציטופלזמה.
ברגע שיון אשלגן זורם בתנאים אלה, אובד מטען חיובי בתא.זו הסיבה שמשטח הקרום הפנימי נעשה טעון שלילי כתוצאה מכך, על מנת ליצור איזון. זה יוצר פוטנציאל חשמלי. זה גדל עם כל שינוי בצד של היונים. זה מצמצם את דרגת הריכוז של הממברנה וכתוצאה מכך את לחץ הדיפוזיה של האשלגן. היציאה נקטעת ונוצר שוב שיווי משקל.
רמת פוטנציאל הממברנה שונה מתא לתא. ככלל, התא מתנהג באופן שלילי אל הצד החיצוני של התא ומשתנה בסדר גודל בין (-) 50 mV ל- (-) 100 mV. בתאי שרירים חלקים, בתורו, נוצרים פוטנציאלים קרומיים קטנים יותר של (-) 30 mV.
ברגע שהתא מתרחב, וזה המצב בתאי שריר ועצב, פוטנציאל הממברנה שונה גם הוא במרחב. שם הוא משמש בעיקר כהפצה ושידור אות, בעוד שהוא מאפשר עיבוד מידע בתאי החישה. האחרון קורה באותה צורה במערכת העצבים המרכזית.
במיטוכונדריה ובכלורופלסטים פוטנציאל הממברנה הוא חיבור אנרגטי בין תהליכי חילוף החומרים האנרגטי. יונים מועברים כנגד המתח. מדידה קשה בתנאים כאלה, במיוחד אם היא מתבצעת ללא הפרעות מכניות, כימיות או חשמליות.
תנאים אחרים מתרחשים בחלק החיצוני של התא, כלומר בנוזל החוץ תאי. אין שם מולקולות חלבון וזו הסיבה שהיחס הפוך. למולקולות החלבון יש מוליכות גבוהה, אך אינן יכולות לעבור דרך דופן הממברנה. יוני אשלגן חיוביים שואפים תמיד לאזן את הריכוז. זה יוצר הובלה פסיבית של המולקולות בנוזל החוץ תאי.
תהליך זה נמשך עד שהמטען החשמלי שהצטבר שוב נמצא בשיווי משקל. במקרה זה יש פוטנציאל נרנסט. המשמעות היא שניתן לחשב פוטנציאל לכל היונים, מכיוון שהגודל תלוי במפלס הריכוז משני צידי הממברנה. במקרה של אשלגן, הגודל הוא (-) 70 עד (-) 90 מגה-וולט בתנאים פיזיולוגיים, ובמקרה של נתרן בסביבות (+) 60 מגה-וולט.
מחלות ומחלות
רמת פוטנציאל הממברנה מאפיינת את הבריאות הכללית של התאים. תא בריא בסדר גודל של (-) 70 עד (-) 90 מגה-וולט. זרימת האנרגיה חזקה, התא מקוטב חזק. חמישים אחוז מהאנרגיה העדינה משמשת לקיטוב. לפיכך פוטנציאל הממברנה הוא גבוה.
זה נראה אחרת עם תא חולה. בשל אזור האנרגיה הדלה הוא זקוק לאנרגיה עדינה מהסביבה. בכך הוא מתנדנד אופקית או פונה שמאלה. פוטנציאל הממברנה של תאים אלה הוא נמוך מאוד, וכך גם רטט התא. תאים סרטניים למשל ב. יש רק גודל של (-) 10 מגה וולט. לכן הרגישות לזיהום גבוהה מאוד.
