Depolarizare
O depolarizare , în biologie, este scăderea valorii absolute a potențialului membranar al unei celule .
De fapt, există un potențial electric peste membrana celulei, datorită concentrației diferite de ioni din interiorul și exteriorul celulei și permeabilității diferite a membranei la diferiți ioni.
Când potențialul de membrană al unei celule se apropie de zero, are loc depolarizarea. Când, dimpotrivă, potențialul membranei este modificat în direcția opusă, crescând valoarea sa absolută, are loc o hiperpolarizare .
O importanță deosebită este fenomenul de depolarizare în raport cu neuronii .
Depolarizarea în neuroni
| Ioni | concentraţie intracelular ( mM ) | concentraţie extracelular ( mM ) |
|---|---|---|
| Calciu (Ca 2+ ) | 0,0001 | 1-2 |
| Clorură (Cl - ) | 40-150 | ~ 560 |
| Sodiu (Na + ) | 50 | 440 |
| Potasiu (K + ) | 400 | 20 |
Pentru a înțelege mecanismele de depolarizare în neuroni, este necesar să cunoaștem două lucruri: potențialul membranei în neuronii în repaus (aproximativ −70 mV ) și concentrațiile intra și extracelulare ale ionilor care participă la proces. În neuroni, acțiunea pompelor de ioni creează gradienți de concentrație pentru mulți ioni, dar cei implicați sunt: potasiu , clor , sodiu și calciu (vezi tabelul).
Cunoscând aceste concentrații, se poate calcula, folosind ecuația Nernst, potențialul de echilibru al diferiților ioni și se realizează că potențialul de membrană al neuronului în repaus este foarte apropiat de cel prezis folosind ecuația Nernst pentru ionul potasiu. Prin urmare, membrana neuronilor în repaus este mult mai permeabilă la ionii de potasiu decât la ceilalți (așa cum a fost verificat la sfârșitul anilor 1940 de Hodgkin și Katz ). Aceiași autori au emis ipoteza și, ulterior, au verificat că depolarizarea și potențialul de acțiune depind de o creștere temporară a permeabilității la ionul de sodiu (ecuația Nernst pentru acest ion duce la un potențial pozitiv). Această modificare a permeabilității se produce deoarece canalele ionice permeabile la sodiu se deschid brusc, reacționând la o diferență de potențial (canale de poartă potențiale) sau la prezența unui ligand care le modifică structura, deschizându-le (canale de poartă chimice). Acest proces, dacă depolarizarea este suficient de mare (pragul este de aproximativ -55 mV), conduce la generarea procesului cunoscut sub numele de potențial de acțiune .
Modele matematice pentru descrierea depolarizării membranei celulare
Există câteva modele matematice, bazate pe analiza datelor experimentale, care permit descrierea matematică a procesului de depolarizare a membranei celulare. Cel mai cunoscut și mai precis este, fără îndoială, modelul Hodgkin-Huxley , pentru care cei doi oameni de știință au câștigat Premiul Nobel pentru fiziologie în 1963. O simplificare notabilă a acestui model este modelul FitzHugh-Nagumo .
Bibliografie
- ( EN ) ALAL Hodgkin și AF Huxley și AF Huxley, Potențiale de acțiune înregistrate din interiorul unei fibre nervoase , în Nature , vol. 144, nr. 3651, 1939, p. 710, Bibcode : 1939 Nat . 144..710H , DOI : 10.1038 / 144710a0 .
- ( EN ) Hodgkin, AL; Katz, B. (1949). „Efectul ionilor de sodiu asupra activității electrice a axonului gigant al calmarului”. Journal of Physiology (Londra) 108: 37-77
- Purves, D. și colab. (2004). Neuroștiințe. Editor Zanichelli (Bologna). Capitolul 2: Semnalele electrice ale celulelor nervoase
Elemente conexe
linkuri externe
- ( EN ) Depolarizare , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
| Controlul autorității | GND ( DE ) 4253350-8 |
|---|