Dinlenim Membran Potansiyeli ve İyon Dağılımı
Dinlenim membran potansiyeli, uyarılmamış bir hücrenin plazma membranı boyunca oluşan sabit voltaj farkıdır; hücre içi dışarıya göre negatif olup, nöronlarda tipik olarak -60 ila -90 mV civarındadır. Bu potansiyel, membran boyunca iyonların eşit olmayan dağılımının ve membranın bu iyonlara karşı seçici geçirgenliğinin bir sonucudur.
Tanım
Dinlenim membran potansiyeli, uyarılmamış uyarılabilir bir hücre tarafından sürdürülen transmembran voltajıdır; iyonik konsantrasyon gradyanları ile membranın göreceli geçirgenlikleri arasındaki denge tarafından belirlenir ve potasyum denge potansiyeline yakın tutulur.
Kapsam
Bu konu, dinlenim halindeki bir hücrenin neden sabit bir negatif voltaj tuttuğunu ve potasyum, sodyum ve klorun asimetrik dağılımının buna nasıl yol açtığını açıklamaktadır. Her bir ana iyonun katkılarını ve dinlenim halindeki potasyumun baskın rolünü kapsamakta, ayrıca dinlenim durumunu başka yerlerde ele alınan aktif voltaj değişikliklerinden ayırmaktadır.
Temel sorular
- Dinlenim halindeki bir hücrenin içi ve dışı hangi iyon konsantrasyonları ile karakterize edilir?
- Dinlenim potansiyeline hangi iyon hakimdir ve neden?
- Küçük sodyum ve klor geçirgenlikleri dinlenim potansiyelini potasyum denge değerinden nasıl uzaklaştırır?
Anahtar kavramlar
- Transmembran voltajı
- Hücre içi ve hücre dışı iyon konsantrasyonları
- Dinlenimde potasyum baskınlığı
- Sodyum ve klor katkıları
- Göreceli geçirgenlik
- Kararlı durum ve denge
Temel kuramlar
- Dinlenim potansiyelinin seçici geçirgenlik açıklaması
- Dinlenim voltajı, hangi iyonların membranı geçebildiği ve ne kadar kolay geçebildiği ile belirlenir; dinlenimde potasyum geçirgenliği sodyum geçirgenliğini büyük ölçüde aştığı için, potansiyel potasyum denge potansiyeline yakın olmakla birlikte, sodyum sızıntısı nedeniyle pozitif yönde kaymıştır.
Mekanizmalar
Dinlenim halindeki bir nöron, potasyumu hücre içinde, sodyum ve kloru ise hücre dışında yoğunlaşmış halde tutar. Dinlenim halindeki membran, açık sızıntı kanalları aracılığıyla potasyuma karşı oldukça geçirgenken, sodyuma karşı sadece zayıf bir geçirgenliğe sahiptir. Potasyum, konsantrasyon gradyanı boyunca dışarı doğru difüzyon yapar, pozitif yükü dışarı taşır ve hücre içini negatif bırakır; artan negatiflik, daha fazla dışa akışı engeller, böylece voltaj potasyum denge potansiyeline yaklaşır. Küçük, sürekli bir sodyum girişi ve birçok hücrede klor hareketi, gerçek dinlenim potansiyelini potasyum denge değerinden hafifçe daha pozitif tutar. Hodgkin ve Katz (1949), dış sodyumu değiştirerek ve membran voltajındaki öngörülebilir kaymaları göstererek bu çoklu iyon bağımlılığını doğrudan kanıtlamıştır.
Klinik önem
Dinlenim potansiyeli, bir hücrenin ne kadar kolay uyarılabilir olduğunu belirlediği için, hücre dışı potasyum veya diğer iyonlardaki değişimler sinir, kas ve kalp hücrelerinin membran uyarılabilirliğini değiştirebilmektedir. Bu madde, bu mekanik bağımlılığı temel fizyoloji olarak tanımlamakta olup, herhangi bir durumun yönetimi için bir rehber niteliği taşımamaktadır.
Kanıt ve kılavuzlar
Kantitatif açıklama, kalamar akson kayıtlarından türetilmiştir ve fizyoloji ile biyofizik ders kitaplarında standart bir içeriktir; klinik kılavuz içeriğinden ziyade mekanik referans materyali niteliğindedir.
Tarihçe
Julius Bernstein'ın erken membran kuramı, dinlenim potansiyelinin potasyuma seçici geçirgenliği yansıttığını öne sürmüştür. Hodgkin ve Katz (1949) bunu çoklu iyon görüşüne genişleterek sodyum geçirgenliğinin de önemli olduğunu göstermiş ve Goldman'ın 1943'teki sabit alan analizi, bu ilişkiye kantitatif formunu vermiştir.
Öne çıkan isimler
- Alan Hodgkin
- Bernard Katz
- David E. Goldman
- Julius Bernstein
İlgili konular
Temel eserler
- hodgkin-katz-1949
- goldman-1943
Sıkça sorulan sorular
- Dinlenim halindeki bir nöronun içi neden negatiftir?
- Çünkü dinlenim membranı çoğunlukla potasyuma geçirgendir, potasyum konsantrasyon gradyanı boyunca hücreyi terk eder ve pozitif yükü dışarı taşır, elektriksel çekim daha fazla dışa akışı dengeleyene kadar içeride net negatif yük bırakır.
- Dinlenim potansiyeli bir denge midir?
- Tam olarak değildir. Potasyum denge potansiyeline yakın tutulan kararlı bir durumdur; sürekli küçük iyon sızıntıları aktif pompalama ile dengelenir, böylece gradyanlar ve voltaj gerçek bir denge olmaksızın sabit kalır.