Potencial de membrana

Toda a vida vem do mar. Portanto, existem condições no corpo que se baseiam nessas condições originais de vida. Isso significa que os blocos de construção vitais do organismo são os sais. Eles possibilitam todos os processos fisiológicos, fazem parte dos órgãos e formam íons em solução aquosa. O cloreto de sódio e potássio são os sais dominantes nas células. Na forma iônica, eles são a força motriz das funções das proteínas, determinam os componentes osmoticamente ativos entre o interior da célula e as condições externas e causam potenciais elétricos. Um deles é o potencial de membrana.

Qual é o potencial de membrana?

Todas as células têm a propriedade de desenvolver um potencial de membrana. Um potencial de membrana é entendido como a voltagem elétrica ou diferença de potencial entre o exterior e o interior de uma membrana celular. Quando as soluções eletrolíticas concentradas em uma membrana são separadas umas das outras e a membrana é condutora de íons, ocorre um potencial de membrana.

Os processos biológicos do corpo são extremamente complexos. O potencial de membrana desempenha um papel crucial, especialmente para células musculares e nervosas, e também para todas as células sensoriais. Em todas essas células, o processo está em repouso. As células são ativadas apenas por um determinado estímulo ou excitação e ocorre uma mudança na voltagem. A mudança ocorre a partir do potencial de repouso e retorna a ele. Nesse caso, fala-se de despolarização.

É a diminuição do potencial da membrana devido a efeitos elétricos, químicos ou mecânicos. A mudança de voltagem ocorre como um impulso, é repassada ao longo da membrana, transmite informações em todo o organismo e permite a comunicação entre os órgãos individuais, no sistema nervoso e com o meio ambiente.

Função e tarefa

A célula do corpo humano é excitável e consiste em íons de sódio, na medida em que são extracelulares. Poucos íons de sódio estão presentes intracelularmente. O desequilíbrio entre o interior e o exterior da célula cria um potencial de membrana negativo.

Os potenciais de membrana são sempre carregados negativamente e têm valores constantes e característicos nos tipos de células individuais. Eles são medidos com microeletrodos, um dos quais conduz para dentro da célula e o outro está localizado no espaço extracelular como um eletrodo de referência.

A causa de um potencial de membrana é a diferença na concentração dos íons. Isso significa que a voltagem elétrica se acumula através da membrana, mesmo se a distribuição líquida de íons positivos e negativos for a mesma em ambos os lados. Um potencial de membrana é criado porque a camada lipídica da célula permite que os íons se acumulem na superfície da membrana, mas não podem penetrar nas áreas não polares. A membrana celular tem condutividade insuficiente para os íons. Isso cria uma alta pressão de difusão. Não apenas como um todo, cada célula tem condutividade elétrica. A pressão de difusão, então, leva à passagem do citoplasma.

Assim que um íon potássio flui nessas condições, a carga positiva é perdida na célula.A superfície da membrana interna é, portanto, carregada negativamente para criar um equilíbrio. Isso cria um potencial elétrico. Isso aumenta com cada mudança de lado dos íons. Isso, por sua vez, reduz o gradiente de concentração da membrana e, como resultado, a pressão de difusão do potássio. A saída é interrompida e um equilíbrio é criado novamente.

O nível de um potencial de membrana difere de célula para célula. Como regra, a célula se comporta negativamente para o exterior da célula e varia na ordem de magnitude entre (-) 50 mV a (-) 100 mV. Em células musculares lisas, por outro lado, surgem potenciais de membrana menores de (-) 30 mV.

Assim que a célula se expande, como é o caso das células musculares e nervosas, o potencial de membrana também difere espacialmente. Lá, ele serve principalmente como propagação e transmissão de sinal, enquanto permite o processamento de informações nas células sensoriais. Este último ocorre da mesma forma no sistema nervoso central.

Nas mitocôndrias e cloroplastos, o potencial de membrana é um acoplamento energético entre os processos metabólicos de energia. Os íons são transportados contra a voltagem. Uma medição é difícil nessas condições, especialmente se for realizada sem interferência mecânica, química ou elétrica.

Outras condições ocorrem no exterior da célula, isto é, no fluido extracelular. Não há moléculas de proteína lá, e é por isso que a proporção é invertida. As moléculas de proteína têm alta condutividade, mas não conseguem passar pela parede da membrana. Os íons de potássio positivos sempre se esforçam para equilibrar a concentração. Isso cria um transporte passivo das moléculas no fluido extracelular.

Esse processo continua até que a carga elétrica que se formou esteja novamente em equilíbrio. Neste caso, existe um potencial Nernst. Isso significa que um potencial pode ser calculado para todos os íons, pois o tamanho depende do gradiente de concentração em ambos os lados da membrana. No caso do potássio, a magnitude em condições fisiológicas é de (-) 70 a (-) 90 mV, no caso do sódio é em torno de (+) 60 mV.

Doenças e enfermidades

O nível do potencial de membrana caracteriza a saúde geral das células. Uma célula saudável está na ordem de (-) 70 a (-) 90 mV. O fluxo de energia é forte, a célula está fortemente polarizada. Cinquenta por cento da energia sutil é usada para polarização. O potencial de membrana é, portanto, alto.

Parece diferente com uma célula doente. Devido à área de baixa energia, ele precisa de energia sutil de seu ambiente. Ao fazer isso, ele oscila horizontalmente ou vira para a esquerda. O potencial de membrana dessas células é muito baixo, assim como a vibração celular. Células cancerosas, por ex. B. tem apenas uma magnitude de (-) 10 mV. A suscetibilidade à infecção é, portanto, muito alta.