Hopp til innhald

Fagstoff

Membranpotensial og nerveimpuls

Nerveimpulsar er elektriske signal som blir skapte av ion som beveger seg over cellemembranen. Ulike ion skaper ein spenningsforskjell mellom innsida og utsida av cella. Denne spenningsforskjellen blir kalla membranpotensialet, og impulsen kan definerast som ei rask forandring i membranpotensialet.

Illustrasjon av nerve med myelin på aksonet og lysglimt som illustrerer impulsar

Membranpotensialet

Det er ein liten ladningsforskjell mellom innsida og utsida av alle celler. Denne blir kalla membranpotensialet og kjem av fordelinga av positive og negative ion. Den vesle ladningsforskjellen er viktig for transporten av stoff gjennom cellemembranen.

Forenkla bilete av cellemembranen i ei nervecelle med negativ ladning på innsida (minus 70 millivolt)

Membranpotensialet er tilnærma konstant i dei fleste celler bortsett frå nervecellene.

I ei nervecelle som kviler, blir membranpotensialet kalla for kvilepotensial. I ei nervecelle som er i aktivitet, blir det kalla for aksjonspotensial.

Ladningsforskjellen på inn- og utsida av ei nervecelle som er i ro og ikkje sender nerveimpulsar, blir kalla kvilepotensialet og er på cirka – 70 mV (millivolt).

Ionestraumar

Illustrasjon av gjennomskoren cellemembran med fire proteinkanalar. Nokre stoff kan aldri passere.

Nerveimpulsar er elektriske signal som blir skapte av ion som beveger seg gjennom cellemembranen i ei nervecelle. Iona finst i ulike konsentrasjonar på utsida og innsida av cellemembranen. Desse iona kan berre kome inn i og ut av cellene gjennom ionekanalar og berarprotein.

Aktiv og passiv transport av ion

Ved passiv transport av ion krevst det ikkje energi. Det er konsentrasjonsforskjellar som får iona til å bevege seg ved passiv transport. Vi seier at dei diffunderer frå høg til låg konsentrasjon.

Teikning av membranprotein som fungerer som ionekanal — Ionepumpe – ein proteinkanal som utfører aktiv transport gjennom cellemembranen

Dersom det berre hadde vore passiv transport med diffusjon i cellene, ville det ha blitt lik fordeling av ion på begge sider av membranen. Då ville transporten ha stoppa opp.

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 transport. Aktiv transport av ion bevarer konsentrasjonsforskjellen på inn- og utsida av membranen og mogleggjer passiv transport av ion ved diffusjon.

Natrium-kalium-pumpa

Video: Kristin Bøhle, Per-Odd Eggen

I 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. Dermed bevarer pumpa ein høg konsentrasjon av kalium inni cella og ein høg konsentrasjon av natrium utanfor cella. Dette er naudsynt for at nervecella skal vere klar til å ta imot og sende ein nerveimpuls.

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).

Illustrasjon som viser serie med tverrsnitt av cellemembran og ein proteinkanal som transporterer ion ved aktiv transport — Natrium-kalium-pumpe: seks trinn som viser korleis natrium blir pumpa ut og kalium blir pumpa inn i nervecella for å danne kvilepotensialet på –70 mV

Nerveimpulsen

Figur av nervecelle der ladninga endrar seg frå pluss til minus i korte augneblinkar bortover aksonet

Nerveimpulsen er ei kortvarig endring i membranpotensialet. I nokre millisekund er innsida av cellemembranen meir positiv enn utsida. Dette er aksjonspotensialet som blir danna når nerveimpulsen passerer. Endringa i ladning kjem av at nokre proteinkanalar opnar seg og får enkelte ion til å strøyme gjennom membranen ved passiv transport.

To illustrasjonar: Til venstre: tverrsnitt av membran med proteinkanalar. Til høgre: ei kurve som viser spenninga.

Straks nerveimpulsen har passert, vil kvilepotensialet bli gjenoppretta, slik at nervecella blir klar for ny impuls. Det skjer fordi proteinkanalar styrer kva ion som skal kome inn og ut, og fordi natrium-kalium-pumpa startar igjen.

Ein nerveimpuls er eit kortvarig elektrisk signal (aksjonspotensial) som kjem av ein straum av elektrisk lada ion gjennom spesielle spenningsregulerte proteinkanalar i cellemembranen på nervecella.
Hastigheita til nerveimpulsen er avhengig av diameteren til aksonet og myelinisering. Hastigheita aukar med diameteren og er svært mykje raskare i akson med myelin (100 m/s) enn i akson utan myelin (nokre få m/s).
Alle nerveimpulsar har same styrke.

Tenk gjennom

Kva ville skjedd dersom alle proteinkanalar var opne heile tida?
Kva ville skjedd dersom natrium-kalium-pumpa slutta å fungere?

Video: Kristin Bøhle, Alf Jacob Nilsen

Membranpotensialet

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

Illustrasjon som viser tverrsnitt av cellemembran med protein som transporterer natrium og kalium gjennom membranen — Natrium-kalium-pumpe

I cellemembranen finst det selektive ionekanalar. Nokre transporterer berre natriumion og blir kalla natriumkanalar. Andre transporterer berre kaliumion og blir kalla kaliumkanalar. Vidare er nokre kanalar alltid opne for diffusjon (passiv transport), mens andre er lukka og blir berre opna når energi blir tilført til aktiv transport.

Forenkla bilete av cellemembranen i ei nervecelle med negativ ladning på innsida (minus 70 millivolt) — Det er flest negative ion på innsida av ei nervecelle som er i ro.

Ion har elektrisk ladning. Både natrium- og kaliumion er begge positive, mens til dømes 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.

To illustrasjonar: Til venstre: tverrsnitt av membran med proteinkanalar. Til høgre: ei kurve som viser spenninga. — Kvilepotensialet blir gjenoppretta. Kaliumiona blir sleppte ut gjennom spenningsregulerte kaliumkanalar, slik at spenninga på innsida blir stadig meir negativ.

Ei nervecelle som er i ro og ikkje sender noko signal, har eit membranpotensial på −70 mV. Dette blir kalla kvilepotensialet til cella. Når ein nerveimpuls går, forandrar membranpotensialet seg etter kvart som ion blir pumpa eller diffunderer ut av og inn i cella. Ein typisk nerveimpuls har eit membranpotensial som forandrar seg frå −70 mV til +20 mV og tilbake til −70 mV. Impulsen kan definerast som ei rask forandring i membranpotensialet.

Relatert innhald

Simulering av nerveimpuls

I denne simuleringa kan du teste korleis ion flytter seg og ladninga endrar seg når du sender ein nerveimpuls i aksonet.

Forsøk: Simulering av membranpotensial

I dette forsøket, som tek rundt 90 minutt, kan de utforske korleis kvilepotensialet blir danna.

Kjelder

Jansen, J. K. S., Glover, J. og Holck, P. (2022, 30. januar). Nervesystemet. I Store medisinske leksikon. Henta 8. februar 2022 frå https://sml.snl.no/nervesystemet

Kaada, B. (2018, 9. oktober). Aksjonspotensial. I Store medisinske leksikon. Henta 8. februar 2022 frå https://sml.snl.no/aksjonspotensial

CC BY-SASkrive av Kristin Bøhle.

Sist fagleg oppdatert 01.02.2022