Как се осигурява поддържането на поляризирано състояние в покойния нерв?

Потенциалът на мембраната в покой на неврона, известен също като поляризирано състояние, се поддържа чрез комбинация от градиенти на йонна концентрация и селективната пропускливост на невронната мембрана за различни йони. Този процес е от решаващо значение за правилното функциониране на невроните и предаването на електрически сигнали. Ето как се постига поддържането на поляризираното състояние:

1. Градиенти на йонна концентрация:

- Потенциалът на мембраната в покой се определя основно от концентрационните градиенти на калиеви (K+) и натриеви (Na+) йони през невронната мембрана.

- Вътреклетъчната концентрация на K+ е по-висока от извънклетъчната концентрация, докато извънклетъчната концентрация на Na+ е по-висока от вътреклетъчната концентрация.

- Тези концентрационни градиенти се установяват и поддържат от йонни помпи, като натриево-калиевата помпа (Na+/K+-ATPase).

2. Селективна пропускливост на мембраната:

- Невронната мембрана е селективно пропусклива за различни йони, което позволява на някои йони да преминават по-лесно от други.

- Калиевите канали са по-изобилни в състояние на покой, което позволява на K+ йони да се движат надолу по концентрационния си градиент и извън неврона.

- Това изтичане на K+ йони създава нетен отрицателен заряд от вътрешната страна на мембраната в сравнение с външната страна, което води до потенциал на мембраната в покой от приблизително -70 миливолта (mV).

3. Роля на натриево-калиевата помпа:

- Натриево-калиевата помпа е активна транспортна система, която използва енергия от АТФ, за да поддържа градиентите на концентрация на йони през невронната мембрана.

- Изпомпва три Na+ йона от неврона и два K+ йона в неврона за всяка хидролизирана молекула ATP.

- Тази непрекъсната изпомпваща дейност помага за възстановяване на първоначалните йонни градиенти и противодейства на пасивното изтичане на йони през йонни канали.

4. Канали за течове и електрогенна помпа:

- В допълнение към K+ каналите, има малко изтичане на Na+ йони в неврона през канали за изтичане.

- Това навътре движение на Na+ йони се балансира от електрогенната природа на натриево-калиевата помпа, която създава нетно движение на положителни заряди извън клетката.

5. Разпределение на хлорид (Cl-):

- Хлоридните йони (Cl-) също допринасят за потенциала на мембраната в покой.

- Cl- йоните са по-концентрирани извън неврона и те пасивно се придвижват в неврона през каналите за изтичане.

- Въпреки това, отрицателният заряд на Cl- йони се уравновесява от положителните заряди, пренасяни от K+ йони, движещи се от неврона, поддържайки цялостната електронеутралност на клетката.

В обобщение, поддържането на поляризирано състояние в нервните клетки в покой се постига чрез комбинираните ефекти на градиентите на йонната концентрация, селективната пропускливост на мембраната, активността на натриево-калиевата помпа и разпределението на хлоридните йони. Тези механизми осигуряват стабилността на потенциала на мембраната в покой, което е от съществено значение за правилното функциониране и възбудимостта на невроните.