učbenik Temelji fiziologije

Oba procesa sodelujeta pri obnavljanju celične membrane, saj seobrabljeni deli celične membrane z endocitozo vračajo vnotranjost, kjer se razgradijo. Novi ali rezervni deli membranepa se z eksocitozo vključujejo v membrano.1.2 MEHANIZMI SPOROČANJA MED CELICAMITemeljna načina sporočanja med različnimi deli celice inrazličnimi celicami v organizmu sta električno in kemičnosporočanje.Električni signali in vzdražne celiceNapetost prek membrane (tj. razlika v električnem naboju inkoncentraciji nabitih delcev med znotrajcelično in zunajceličnotekočino) je lastnost vsake celice. Za nekatere (npr. živčne inmišične) celice je značilno, da lahko proizvedejo ali pa“razumejo” električne signale. Te celice imenujemo tudivzdražne, ker so sposobne sprožiti akcijski potencial.membrane (depolarizacija) lahko pri vzdražnih celicah povzročiprehoden pojav, ki ga imenujemo akcijski potencial (slika 1.7).Akcijski potencial se sproži, ko depolarizacija doseže vrednostpražne napetosti ali praga. Pri akcijskem potencialu se tedajprehodno, za zelo kratek čas, močno poveča prevodnostmembrane za Na + , ki steče v celico. Elektronegativnostnotranjega dela membrane se zmanjša, napetostna razlika sespremeni. Notranjost postane bolj pozitivna kot zunanjost.znotraj zunajceličnamembranadifuzija+i[K ][K + ]oselekcijaveliki anionikoncentracijskigradientznotraj zunajdifuzijskipotencialV m----++++napetostnigradient+Mirovni membranski potencialV mirovnem stanju se prek celične membrane vzdražnih celicvzdržuje mirovni membranski potencial. Električne meritve naživčnih celicah so pokazale, da med zunanjo in notranjo stranjocelične membrane obstaja razlika v električni napetosti okoli70 mV. Notranja površina celične membrane je elektronegativnaglede na zunanjo površino celične membrane. Celičnamembrana je torej polarizirana. Lokalno neravnovesje naboja jeomejeno na majhno področje na obeh straneh membrane, saj jecelica kot celota elektronevtralna. Potencialna razlika je lahko vrazličnih vrstah celic različna (npr. v maščobni celici -40 mV, vživčni celici -70 mV, v skeletni mišici -85 mV in v srčni mišici-90 mV.Negativnost mirovnega membranskega potenciala predvsemdoločajo razlike v koncentracijah za K + , Na + ione med znotraj inzunajcelično raztopino, ter mirovne prevodnosti ionov skozicelično membrano (P Na , P K ; enačba 1.1, Goldmanova enačba).EmRzTF++= RT ⎛ PK[ K ]oPNa[Na ]o× ln⎜ ++zF ⎝ P+K[ K ]iPNa[Na ]itlak idealnega plinavalenca ionaabsolutna temperaturaFaradayeva konstanta⎞⎟⎠Enačba 1.1koncentracijskigradientE KnapetostnigradientSlika 1.6 Koncentracijski in napetostni gradient prek celičnemembrane. K + ioni difundirajo vzdolž kemijskega gradienta, tj.Iz celice. Veliki znotrajcelični anioni (beljakovine) K + ne sledijo.Zato se na membrani vzpostavi neravnovesje naboja, razlika vnapetosti (difuzijski potencial). Vzpostavljeni difuzijskipotencial nasprotuje nadaljnjemu izstopanju K + iz celice.Difuzijski potencial narašča, dokler se vpliv koncentracijskegagradienta na difuzijo K + ne izenači z nasprotnim vplivomnapetostnega gradienta. Stanje, ko sta koncentracijski innapetostni gradient uravnotežena, imenujemo ravnotežnipotencial. Ravnotežni potencial za K + (E K ) je opisan zNernstovo enačbo, iz katere je razvidno, da je ravnotežnipotencial predvsem odvisen od razmerja med koncentracijodanega iona v zunajcelični in koncentracijo tega iona vznotrajcelični raztopini (enačba 1.2).EK+RT [ K ]o= × ln+zF [ K ]iobdobje refraktarnostipopolno nepopolnoEnačba 1.2V celici je višja koncentracija K + kot zunaj nje, koncentracijiNa + in Cl - pa sta višji zunaj celice. Membrana je v mirovanjuselektivno najbolj prepustna za K + ione, veliko manj pa za Na +ione, zato je mirovni membranski potencial blizu ravnotežnegapotenciala za K + (slika 1.6). Za vzdrževanje koncentracijskegagradienta za Na + , celice porabljajo energijo (Na + /K + ATPaza,slika 1.4).Depolarizacija in akcijski potencialRaznovrstni dražljaji lahko spremenijo mirovno polarizacijocelične membrane. Napetost prek membrane se lahko poveča(hiperpolarizacija) ali zmanjša (depolarizacija, slika 1.7). Pomanjši motnji v napetosti prek membrane se mirovnimembranski potencial kmalu ponovno vzpostavi(repolarizacija). Zadostno zmanjšanje napetosti prek celične4membranski potencial [mV]50faza depolarizacije0prag-70hipepolarizacija depolarizacijaSlika 1.7 Akcijski potencial.2 4 6čas [ms]faza repolarizacijemirovni membranskipotencialfaza hiperpolarizacije