ศักยภาพของเมมเบรน: หน้าที่บทบาทและโรค

ทุกชีวิตมีต้นกำเนิดจากทะเล ดังนั้นจึงมีเงื่อนไขในร่างกายที่สร้างขึ้นจากเงื่อนไขดั้งเดิมของชีวิตเหล่านี้ ซึ่งหมายความว่าส่วนประกอบสำคัญในสิ่งมีชีวิตคือ ยาดม. พวกเขาเปิดใช้งานกระบวนการทางสรีรวิทยาทั้งหมดเป็นส่วนหนึ่งของอวัยวะและสร้างไอออนในสารละลายในน้ำ โซเดียม และ โพแทสเซียม คลอไรด์ มีความโดดเด่น ยาดม ในเซลล์ ในรูปแบบไอออนิกพวกมันขับเคลื่อนการทำงานของโปรตีนกำหนดส่วนประกอบที่ใช้งานออสโมติกระหว่างสภาพภายในและภายนอกของเซลล์และทำให้เกิดศักย์ไฟฟ้า หนึ่งในศักยภาพดังกล่าวคือศักยภาพของเมมเบรน

ศักยภาพของเมมเบรนคืออะไร?

ศักย์ของเมมเบรนคือแรงดันไฟฟ้าหรือความต่างศักย์ระหว่างภายนอกและภายในของก เยื่อหุ้มเซลล์. เซลล์ทั้งหมดมีคุณสมบัติในการสร้างเมมเบรนที่มีศักยภาพ ศักย์ของเมมเบรนเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นแรงดันไฟฟ้าหรือความต่างศักย์ระหว่างภายนอกและภายในของก เยื่อหุ้มเซลล์. เมื่ออิเล็กโทรไลต์เข้มข้น โซลูชั่น ของเมมเบรนถูกแยกออกจากกันและมีการนำไฟฟ้าในเมมเบรนสำหรับไอออนมีโอกาสเกิดเมมเบรน กระบวนการทางชีวภาพในร่างกายมีความซับซ้อนอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับกล้ามเนื้อและเซลล์ประสาทและสำหรับเซลล์ประสาทสัมผัสทั้งหมดศักยภาพของเมมเบรนมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่ง ในเซลล์ทั้งหมดเหล่านี้กระบวนการอยู่ในสภาวะที่เหลือ โดยการกระตุ้นหรือการกระตุ้นบางอย่างเท่านั้นที่เซลล์จะถูกกระตุ้นและการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าจะเกิดขึ้น การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นจากศักยภาพในการพักและย้อนกลับไป ในกรณีนี้เราพูดถึงการลดขั้ว นี่คือการลดลงของศักยภาพของเมมเบรนเนื่องจากผลกระทบทางไฟฟ้าเคมีหรือทางกล การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าเกิดขึ้นเป็นแรงกระตุ้นและถูกส่งไปตามเมมเบรนดังนั้นการส่งข้อมูลไปทั่วสิ่งมีชีวิตและทำให้อวัยวะแต่ละส่วนสื่อสารกันได้ ระบบประสาทและสิ่งแวดล้อม

ฟังก์ชั่นและงาน

เซลล์ในร่างกายมนุษย์สามารถเคลื่อนไหวได้และประกอบด้วย โซเดียม ไอออนตราบเท่าที่พวกมันเป็นนอกเซลล์ ไม่กี่ โซเดียม ไอออนมีอยู่ภายในเซลล์ ความไม่สมดุลระหว่างภายในและภายนอกของเซลล์ส่งผลให้เกิดเยื่อหุ้มเซลล์ที่เป็นลบ ศักยภาพของเมมเบรนจะมีประจุเป็นลบเสมอและมีขนาดคงที่และมีลักษณะเฉพาะในเซลล์แต่ละชนิด พวกมันถูกวัดด้วยไมโครอิเล็กโทรดหนึ่งที่นำเข้าไปภายในเซลล์และอีกอันหนึ่งอยู่ในช่องว่างนอกเซลล์เป็นอิเล็กโทรดอ้างอิง สาเหตุของความเป็นไปได้ของเมมเบรนคือความแตกต่างของ สมาธิ ของไอออน ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้าสร้างขึ้นทั่วเมมเบรนแม้ว่าตาข่าย การกระจาย ของไอออนบวกและลบเหมือนกันทั้งสองด้าน ศักยภาพของเมมเบรนสร้างขึ้นเนื่องจากชั้นไขมันของเซลล์ทำให้ไอออนสะสมบนพื้นผิวเมมเบรนได้ แต่ไม่สามารถทะลุผ่านบริเวณที่ไม่มีขั้วได้ เยื่อหุ้มเซลล์ มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำเกินไปสำหรับไอออนที่จะทำเช่นนั้น ส่งผลให้เกิดความดันในการแพร่กระจายสูง ไม่เพียง แต่โดยรวมแล้วเซลล์แต่ละเซลล์ยังมีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้า จากนั้นความดันในการแพร่กระจายจะนำไปสู่การถ่ายเทออกจากไซโทพลาสซึม ทันทีที่ก โพแทสเซียม ไอออนหลุดออกไปภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ประจุบวกจะหายไปในเซลล์ ดังนั้นจึงทำให้พื้นผิวเมมเบรนด้านในกลายเป็นประจุลบเพื่อสร้าง สมดุล. ดังนั้นศักย์ไฟฟ้าจึงเกิดขึ้น สิ่งนี้จะเพิ่มขึ้นตามการเปลี่ยนแปลงของแต่ละด้านของไอออน ในทางกลับกันไฟล์ สมาธิ การไล่ระดับสีของเมมเบรนลดลงและด้วยความดันการแพร่กระจายของ โพแทสเซียม. ดังนั้นการไหลออกจึงหยุดชะงักและมีการสร้างดุลยภาพใหม่ ระดับความเป็นไปได้ของเมมเบรนแตกต่างกันไปในแต่ละเซลล์ ตามกฎแล้วจะเป็นลบเมื่อเทียบกับภายนอกเซลล์และมีขนาดแตกต่างกันไปตั้งแต่ (-) 50 mV ถึง (-) 100 mV ในเซลล์กล้ามเนื้อเรียบในทางกลับกันศักยภาพของเมมเบรนที่มีขนาดเล็กกว่า (-) 30 mV จะพัฒนาขึ้น ทันทีที่เซลล์ขยายตัวซึ่งเป็นกรณีของกล้ามเนื้อและเซลล์ประสาทศักยภาพของเมมเบรนก็แตกต่างกันไปในเชิงพื้นที่ ที่นั่นทำหน้าที่หลักในการขยายพันธุ์และการส่งสัญญาณในขณะที่เซลล์ประสาทสัมผัสเปิดใช้งานการประมวลผลข้อมูล หลังเกิดขึ้นในรูปแบบเดียวกันในส่วนกลาง ระบบประสาท. ใน mitochondria และคลอโรพลาสต์ศักยภาพของเมมเบรนคือการเชื่อมต่อที่มีพลังระหว่างกระบวนการเผาผลาญพลังงาน ในกระบวนการนี้ไอออนจะถูกเคลื่อนย้ายไปตามแรงดันไฟฟ้าภายใต้เงื่อนไขดังกล่าวการวัดทำได้ยากโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเกิดขึ้นโดยไม่มีการรบกวนทางกลสารเคมีหรือไฟฟ้า อัตราส่วนอื่น ๆ เกิดขึ้นที่ภายนอกเซลล์เช่นในของเหลวนอกเซลล์ ไม่มีโปรตีน โมเลกุล นั่นคือสาเหตุที่ทำให้อัตราส่วนกลับด้าน ถึงแม้ว่าโปรตีน โมเลกุล มีการนำไฟฟ้าสูงไม่สามารถผ่านผนังเมมเบรนได้ ไอออนโพแทสเซียมที่เป็นบวกมักจะมุ่งมั่น สมดุล สมาธิ. ดังนั้นการขนส่งแบบพาสซีฟของ โมเลกุล ในของเหลวนอกเซลล์เกิดขึ้น กระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าประจุไฟฟ้าที่สร้างขึ้นจะอยู่ในสภาวะสมดุลอีกครั้ง ในกรณีนี้อาจเกิด Nernst สิ่งนี้ระบุว่าสามารถคำนวณความเป็นไปได้สำหรับไอออนทั้งหมดเนื่องจากขนาดขึ้นอยู่กับการไล่ระดับความเข้มข้นทั้งสองด้านของเมมเบรน สำหรับโพแทสเซียมขนาดภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยาคือ (-) 70 ถึง (-) 90 mV และสำหรับโซเดียมจะมีค่าประมาณ (+) 60 mV

โรคและความผิดปกติ

ขนาดของศักยภาพของเมมเบรนเป็นลักษณะทั่วไป สุขภาพ ของเซลล์ เซลล์ที่แข็งแรงมีขนาด (-) 70 ถึง (-) 90 mV การไหลของพลังงานมีความแข็งแรงและเซลล์มีขั้วสูง ห้าสิบเปอร์เซ็นต์ของพลังงานที่ละเอียดอ่อนถูกใช้สำหรับโพลาไรซ์ ดังนั้นศักยภาพของเมมเบรนจึงสูง ในเซลล์ที่เป็นโรคสถานการณ์จะแตกต่างกัน มันต้องการพลังงานที่ดีจากสิ่งแวดล้อมโดยพื้นที่ที่ไม่ใช้พลังงาน ในการทำเช่นนี้มันจะทำการสั่นแนวนอนหรือเลี้ยวซ้าย ศักยภาพของเยื่อหุ้มเซลล์เหล่านี้ต่ำมากเช่นเดียวกับการสั่นสะเทือนของเซลล์ โรคมะเร็ง ตัวอย่างเช่นเซลล์มีขนาด (-) 10 mV เท่านั้น ความอ่อนแอต่อการติดเชื้อจึงสูงมาก