Fagstoff

Ionestraum og membranpotensial

Publisert: 07.11.2012, Oppdatert: 24.04.2019
Nerveimpulsar er elektriske signal som blir skapte av ion som beveger seg over cellemembranen. Iona lagar ein spenningsforskjell mellom innsida og utsida til cella. Denne spenningsforskjellen blir kalla membranpotensialet. Det er lynraske endringar i ladninga som får nerveimpulsar til å gå.

Gutt rykker handa fra en varm flamme. Foto.   

Ionestraumar

Tverrsnitt av cellemembran. Teikning.Somme stoff passerer fritt gjennom cellemembranar, og somme kan bli hjelpte gjennom ved bruk av energi, medan andre aldri kan passere.Nerveimpulsar er elektriske signal. I motsetning til i elektriske leidningar der det er elektron som lagar straum, blir dei elektriske nerveimpulsane skapte av ion som beveger seg gjennom cellemembranen i ei nervecelle. Iona, som er vassløyselege og som finst i ulike konsentrasjonar på utsida og innsida av cellemembranen, kan berre komme inn og ut av cellene gjennom ionekanalar og bereprotein.

Aktiv og passiv transport av ion

KvilepotensialKvilepotensialVed passiv transportPassiv transport er rørsle av molekyl over ein cellemembran utan at cella bruker energi. Gassar og nokre feittløyselege molekyl kan passere rett gjennom fosfolipidlaget, medan andre berre kan passere i bestemte proteinkanalar. Passiv transport går alltid føre seg frå høgare til lågare konsentrasjon av stoffet (med ein konsentrasjonsgradient eller ein spenningsgradient).Passive transportmekanismarDiffusjon skjer alltid frå høgare til lågare konsentrasjon (med konsentrasjonsgradienten til stoffet).Oksygen og karbondioksid diffunderer gjennom cellemembranen.Feittløyselege stoff kan løyse seg i fosfolipidlaget og diffundere gjennom membranen.OsmoseVassmolekyl er så små at dei i nokon grad kan passere gjennom cellemembranen sjølv om dei er polare.Vassmolekyl kan passere gjennom proteinkanalar som blir kalla akvaporinar (fasilitert diffusjon).Fasilitert diffusjon – proteinkanalarIon, aminosyrer, glukose og små protein kan binde seg til spesialiserte proteinkanalar (transportprotein) som slik endrar form for å sleppe molekyla gjennom. av ion er det ikkje nødvendig med energi. Det er konsentrasjonsforskjellar som får iona til å bevege seg. Vi seier at dei diffunderer frå høg til låg konsentrasjon. Dersom det berre hadde vore diffusjonskrefter i sving i cellene, hadde konsentrasjonen av ion etter kvart blitt lik på begge sider av cellemembranen, og diffusjonen av ion hadde stoppa opp.


Cellemembranen og graf som viser ladninga. Teikning.Kvilepotensialet blir retta opp att.Ionepumper motverkar dette ved å transportere ion mot konsentrasjonsgradienten, altså frå stader med låg konsentrasjon til stader med høg konsentrasjon av ion. Dette krev energi og blir kalla aktiv transportAktiv transport er energikrevjande transport av stoff gjennom ein cellemembran. Aktiv transport går føre seg mot konsentrasjonsgradienten (frå lågare til høgare konsentrasjon av stoffet) eller mot ladningsgradienten (transport av ion til den sida av membranen som har overskot av same ladninga).Proteinpumper som Na+/K+-pumpaFor å frakte store molekyl, enkelte ion og ulike sambindingar mot konsentrasjonsgradienten kan cella hente energi frå ATP. Dei spesialiserte proteinpumpene endrar form og pressar stoff gjennom ved aktiv transport.Kotransport er kopla transportar der ein type molekyl/ion som blir frakta med gradienten, gir energi til å frakte ein annan type molekyl/ion mot konsentrasjonsgradienten.Endocytose og eksocytose krev bruk av energi.Når cella hentar inn stoff frå utsida ved membranavsnøringar, blir det kalla endocytose. Når vesiklar med innhald smeltar saman med cellemembranen og blir tømde på utsida av cella, blir det kalla eksocytose.. Ein aktiv transport av ion held oppe konsentrasjonsforskjellar og gjer passiv transport av ion mogleg ved diffusjon.

Natrium-kalium-pumpa

Ein proteinkanal i cellemembranen får tilført energi. Teikning.Natrium/kalium-pumpeI nervesystemet er natrium/kalium-pumpa spesielt viktig. Dette er ei ionepumpe som aktivt transporterer natriumion (Na+) ut av cella og kaliumion (K+) inn i cella. Slik held pumpa oppe ein høg konsentrasjon av kalium inni og ein høg konsentrasjon av natrium utanfor cella. Pumpa blir driven av ATP og pumpar tre natriumion ut og to kaliumion inn i cella for kvart ATP-molekyl som blir lada ut (ATP ⟺ ADP + P + energi).

 

Membranpotensialet 

Membranpotensialet

Les forklaring på kva som skjer når ein nerveimpuls går i ei nervecelle.

Tverrsnitt av cellemembran med proteiner som transporterer natrium og kalium gjennom membranen.Natrium-kalium-pumpe.I cellemembranen finst selektive ionekanalar. Somme transporterer berre natriumion og blir kalla natriumkanalar, medan andre berre transporterer kaliumion og blir kalla kaliumkanalar. Vidare er somme kanalar alltid opne og blir brukte til diffusjon (passiv transport), medan andre er lukka og blir berre opna når energi blir tilført til aktiv transport.

Tverrsnitt av cellemembran med ladninger.Kvilepotensial.Ion har elektrisk ladning. Natrium- og kaliumionet er begge positive, medan for eksempel kloridionet (Cl-) er negativt. Når det heile tida blir transportert ion over cellemembranen, vil dette føre til at det er ulike mengder negative og positive ladningar utanfor og inni cellene. Dette skaper ein spenningsforskjell på kvar side av cellemembranen. Denne spenningsforskjellen blir kalla membranpotensialet.

Menbran og graf som viser spenningen.Kvilepotensialet blir retta opp att.Ei nervecelle som er i ro og ikkje sender nokon signal, har eit membranpotensial på −70 mV. Dette blir kalla kvilepotensialet til cella. Når ein nerveimpuls går, endrar membranpotensialet seg etter som ion blir pumpa eller diffunderer ut og inn av cella. Ein typisk nerveimpuls har eit membranpotensial som endrar seg frå −70 mV til +20 mV og tilbake til −70 mV. Impulsen kan definerast som ei rask endring i membranpotensialet. skjul

Oppgåver

Generelt