Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

18.8: Het rustmembraanpotentiaal
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Het rustmembraanpotentiaal
 
Deze voice-over is door de computer gegenereerd
TRANSCRIPT
* De tekstvertaling is door de computer gegenereerd

18.8: Het rustmembraanpotentiaal

Overzicht

Het relatieve verschil in elektrische lading, of spanning, tussen de binnenkant en de buitenkant van een celmembraan, wordt de membraanpotentiaal genoemd. Het wordt gegenereerd door verschillen in permeabiliteit van het membraan voor verschillende ionen en de concentraties van deze ionen door het membraan.

De binnenkant van een neuron is negatiever

De membraanpotentiaal van een cel kan worden gemeten door een micro-elektrode in een cel te plaatsen en de lading te vergelijken met een referentie-elektrode in de extracellulaire vloeistof. De membraanpotentiaal van een neuron in rust - dat wil zeggen, een neuron dat momenteel geen berichten ontvangt of verzendt - is negatief, meestal rond -70 millivolt (mV). Dit wordt het rustmembraanpotentiaal genoemd. De negatieve waarde geeft aan dat de binnenkant van het membraan relatief negatiever is dan de buitenkant - het is gepolariseerd. Het rustpotentieel is het resultaat van twee belangrijke factoren: selectieve permeabiliteit van het membraan en verschillen in ionconcentratietration in de cel vergeleken met buiten.

Membraandoorlaatbaarheid

Celmembranen zijn selectief permeabel omdat de meeste ionen en moleculen de lipidedubbellaag niet zonder hulp kunnen passeren, vaak van ionkanaaleiwitten die het membraan overspannen. Dit komt omdat de geladen ionen niet kunnen diffunderen door het ongeladen hydrofobe binnenste van membranen. De meest voorkomende intra- en extracellulaire ionen die in het zenuwweefsel worden aangetroffen, zijn kalium (K + ), natrium (Na + ), chloride (Cl - ) en calcium (Ca 2+ ). Wanneer een neuron in rust is, zijn kaliumkanalen (K + ) het belangrijkste type ionkanaal dat open is, waardoor K + door het membraan kan migreren. Deze permeabiliteit, samen met de grote intracellulaire concentraties, zorgen ervoor dat de rustmembraanpotentiaal van het neuron voornamelijk wordt bepaald door de beweging van K + .

Pompen creëren concentratiegradiënten

Verschillen in ionenconcentratie tussen de inside en buiten de neuronen zijn voornamelijk te wijten aan de activiteit van de natrium-kaliumpomp (Na + / K + ) - een transmembraaneiwit dat continu drie Na + -ionen uit de cel pompt voor elke twee K + -ionen die erin worden gepompt. vestigt concentratiegradiënten, met een hogere concentratie van Na + -ionen buiten neuronen en een hogere concentratie van K + -ionen binnenin.

Omdat het membraan in rust voornamelijk permeabel is voor K + - vanwege de open K + kanalen - kan K + zijn concentratiegradiënt naar beneden diffunderen naar het gebied met de lagere concentratie, uit de cel. Deze positieve ladingen die de cel verlaten, gecombineerd met het feit dat er veel negatief geladen eiwitten in de cel zitten, zorgen ervoor dat de binnenkant relatief negatiever is.

Uiteindelijk wordt de diffusie naar buiten van K + gecompenseerd door de elektrostatische afstoting van positieve ladingen die zich buiten de cel ophopen, eene elektrochemisch evenwicht is bereikt. Het netto-effect is het waargenomen negatieve rustpotentieel. Het rustpotentieel is erg belangrijk in het zenuwstelsel omdat veranderingen in membraanpotentiaal - zoals het actiepotentiaal - de basis vormen voor neurale signalering.

Pas op voor de kogelvis

Kogelvis wordt niet vaak aangetroffen op veel vismenu's buiten Japan, deels omdat ze een krachtig neurotoxine bevatten. Tetrodotoxine (TTX) is een zeer selectieve spanningsafhankelijke natriumkanaalblokker die in minimale doses dodelijk is. De mediane letale dosis (LD50) voor muizen is 334 μg / kg, vergeleken met 8,5 mg / kg voor kaliumcyanide. Het heeft ook gediend als een essentieel instrument in neurowetenschappelijk onderzoek. Het toxine blokkeert de stroom Na + in de cel wanneer het kanaal opengaat. Het verstoort daarom actiepotentialen - maar niet het rustmembraanpotentieel - en kan worden gebruikt om neuronale activiteit tot zwijgen te brengen. Het werkingsmechanisme werd aangetoond door Toshio Narahashi and John W. Moore van Duke University, waar hij in 1964 aan de gigantische kreeftaxon werkte.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter