Potentialul de membrana

Toate celulele organismului uman au un potential electric. Acest potential electric este

rezultatul diferentei de potential dintre fata externa a membranei celulare incarcata pozitiv si

fata interna a memnranei celulare incarcata negative. Incarcarea pozitiva a fetei externe se

datoreaza unei densitati mari de ioni de Na (sodiu) de sarcini positive. Incarcarea negative a

fetei interne se datoreaza densitati mari a anionilor care rezulta din procesele biochimice

intracelulare. Acesti ioni negative aflati pe fata interna a membranei celulare deobicei nu fac

obicetul transferului transmembranar. Fac de obicei acest transfer numai prin transportori

speciali. Diferenta de potential dintre cele 2 fete incarcate pozitiv si negative determina

valoarea potentialului de membrana respective potentialul de repaus membranal = -90mV

pentru celulele musculare, axoni neuronilor gigantic. Fata intrena a membranei celulare este

cu 90mV mai negative decat fata externa. Potentialul de repaus membranal este important

pentru viata celulei, pentru ca asigura acestora schimbul de materiale prin membrane celulara

cu interstitiu. Orice modificare a valori potentialului membranal implica si modificari ale

acestui transportor de materie prin membrane celulara dinspre interstitiu inspre citoplasma si

invers.

Potentialul de repaus membranal la constituirea acestuia stau 2 mecanisme :

- transportul ionilor prin membrane celulara dinspre o fata spre cealalta in virtutea

concentratiei ionilor respective pe cele 2 fete ale membranei (gradient de concentratie)

- mecanismul active prin pompa de Na si K

Atunci cand asupra celulei actioneaza un stimul se produce o modificare permeabila

membranei celulare pentru ioni, lucru care duce la inlocuirea potentialului de repaus cu

potentialul de activ care determina nasterea de impulsuri electrice de unde sau format la centri

nervosa informatia este prelucrata si transmisa eferent la efectul organismului inclusive

muschi care prin contractie determina locomotia organismului prin care organismul se

integreaza in mediu.

Daca in mod ipotetic consideram ca membrane unei cellule este permeabila in

exclusive numai pentru ioni de K si tinand cont de faptul ca concentratia in interiorul celulei

pentru ioni de K = 140 mEg/l iar la exterior 4mEg/l atunci in virtutea gradientului de

concentratie ioni de K trec prin difuziune din interiorul celulei in exteriorul acsteia purtand

1

sarcini positive in felul acesta se acumuleaza pe fata externa a membranei sarcini positive la

aceasta incarcare pozitiva a fetei externe are loc imigrarea de sarcini negative din structura

citoplasmei pe fata interna a membranei celulare. In felul acesta fata externa devine

electropozitiva iar fata interna devine electronegative intre cele 2 fete incarcarea diferit se

creaza o diferenta de potential care preprezinta potentialul membranal la acel moment dat . pe

masura ce continua exoxul, ioni de K din celula prin membrane are loc cresterea transportata

de diferenta de potential intre cele 2 fete ale membranei. Pe masura ce creste aceasta masura

de potential se ajunge incat aceasta valoare a diferentei de potential sa devina atat de mare

incat sa se opuna cont. exodului ionilor de K din celula. Acest microm care dureaza 1-2

milisecunde a valori diferentei de potential poarta denumirea de POTENTIAL NERNST

pentru ionul de K. Cand este atinsa valoarea potentialului Nernst pentru ionul de K aceasta

valoare a potentialului creat chiar are tendinte sa reprieze ioni de K din exterior in interior

cellular. Daca membrana este permeabila numai pentru Na datorita faptului ca ionul de Na se

afla la exterior in concentratie 142mEg/l iar la interior 14mEg/l atunci in virtutea gradientului

de concentratie are loc o patrundere din exterior in interior. Se acumuleaza sarcini positive pe

fata interna in replica pe fata exterioara se acumuleaza sarcini negative care provin din

interstitiu se creaza o electropozitivitate pentru fata interna si o electronegativitate pentru fata

externa. Aceasta incarcare duce la nasterea diferentrlor de potential. Ionul de Na intra in

celula, creste si diferenta de potential intre cele 2 fete a membranei celulare. Dar aceasta

diferenta de potential creste pana cand diferenta de potential se opune in continuare la intrarea

ionilor de Na in celula POTENTIAL NERNST pentru ionul de nA la nivelul membranei

celulare.

Valoarea de potential Nernst

FEM (mV) = -61 * log concentratia interna / concentratia externa

FEM (mV) = -61 * log 140/4 = -61 * 1.54 = -94mV ioni de K

FEM (mV) = -61 * log 14/142 = -61 * log 0.1 = 61 mV ioni de Na

La nivelul membranei celulare functioneaza pentru realizarea potentialului de repaus

membrane si pompele de K si Na. Aceste pompe sunt structurate proteic care manifesteaza

in dfunctie de anumite conditi permeabile pentru ioni de Na si K. Aceste pompe functioneaza

pe baza consumului de energie eliberat din ATP respective din a treia legatura

macroenergetica a ATP-ului. Aceasat pana cu fiecare ciclu de functionare scoate din interiorul

2

celulei 3 ioni de Na si introduce in interiorul celulei 2 ioni de K. atat ioni de Na si K sunt

purtatori de sarcini positive rezultand ca la fiecare ciclu functional al pompei de Na si K

bilantul este scoaterea din celula a unei sarcini electrice pzitive prin intermediul unui ion de

Na. Daca valoarea potentialului Nernst pentru ionul de K este -94mV inseamna ca se

manifesta ceva la nivelul mebranei celulare pentru a se ajunge la valoarea de -94mV. La

nivelul membranei celulare se gasesc niste canale ionice numite canale de pierdere NaK care

sunt mai permeabile de 100 de ori mai mult pentru K comparative cu Na. Prin aceste canale

de pierdere NaK ionul de Na este scos din celula la exterior duce pe fata exterioara a

membranei sarcini positive care dau electropozitivitate fetei externe a membranei iar prin

aceste canale de pierdere NaK intra o cantitate mica de ioni de Na sarcinile pozitivew purtate

de ioni de Na vor determina anihilarea a sarcinilor negative aflate pe fata interna acest lucru

va face ca electronegativitatea fetei interne a membranei sa scada putin asa incat diferenta de

potential intre cele 2 calcule prin microelectrozi - -86mV. Potentialul de repaus membranal

este foarte important pentru ca regleaza relatia functionala intre citoplasma celulara di

membrane externa. Modficarea potentialului de mambrana este raspunzator de activitatea

secretoare , asterea potentialului de actiune – essential pentru euform.

Potentialul de actiune

Daca asupra membranei celulare actioneaza un stimul care are o anumita intensitate

(prag) atunci are loc la nivelul unde actioneaza stimulul, o modificare a permeabilitati celulare

pentru ioni de Na si patrunderea catorva zeci de milisecunde a ionului de Na din exterior in

interiorul celulei si prin aceasta are loc inversarea polaritati membranei celulare aceasta

devine pozitiva la interior si negative la exterior in replica sarcini electrice negative care au

fost atrase la nivelul fetei externe din interstitiu. Acum ia nastere potentialul de actiune se va

deplasa in membrane celulei fie intr-o parte fie in cealalata, in conditii normale , deplasarea

potebtialului de actiune respective a procesului de excitatie se face numai centripet adica de la

periferie spre centru nervos datorita prezentei sinapselor intre neuroni care permit

transmiterea unidirecte a impulsului nervos.

Propietatile potentialului de actiune :

- potentialul de actiune se supune legi totul sau nimic, atunci cand un stimul actioneaza

asupra structuri biologice si determina o depolarizare care sa duca la pragul de

excitatie se numeste stimul liminal

3

- toti stimuli care prin actiunea lor duc lla depolarizari se numesc stimuli subprag, iar

stimuli care sunt mai mari decat valoarea subpragului se numesc stimuli supraprag

- in cazul legi totul sau nimic orice stimul care are valoarea proag sau chiar si valoare

mai mare decat prag determina potentialul de actiune care are aceasi alura sau

amplitudine

- potentialul de actiune odata nascut, se deplaseaza fara decrementa

- potentialul de actiune pe timpul derulari lui presupune perioada de refractare.

Daca stimulul e aplicat structuri biologice atunci cand se dereuleaza panta ascendenta a

potentialului de actiune acest stimul nu mai are nici un effect asupra structuri biologice chiar

daca are valoare proag sau nu. In aceasta perioada structura biologica este refractara total.

Aplicarea unui nou stimul de valoare prag la nivelul pantei descendente poate sa de un

raspuns din partea structurii biologice. Cu cat stimulul este aplicat mai aproape de baza

acestei pante descendente.

Daca aplicarea noului stimul la nivelul potentialului atunci timpul de aparitie a unui nou

potential de actiune este mai rapid decat in cazul precedent. Spunem ca in aceasta perioada a

pantei descendente spunem ca structura are o hiperxcitabilitate. Atunci cand aplicam un nou

stimul in timp derulam postpotentialul pozitiv atunci timp de apartitia potentialului de actiune

se realizeaza intr-un timp mai indelungat , structura biologica este hipoexcitabila.

4