Membraanipotentsiaal

Het membraanpotentiaal is het elektrische potentiaalverschil tussen het intra- en extracellulaire milieu over het plasmamembraan van een cel. Het ontstaat doordat ionen zich ongelijk verdelen over de membraankern en doordat de membraanwand verschillende permeabiliteiten heeft voor deze ionen. De binnenkant van veel cellen is negatief geladen ten opzichte van de buitenkant, waardoor het membraanpotentiaal gewoonlijk een negatief getal is en wordt uitgedrukt in millivolt (mV).

De belangrijkste factoren die het membraanpotentiaal bepalen zijn de concentratieverschillen van K+, Na+, Cl- en Ca2+ tussen binnen en buiten de cel en de doorlaatbaarheid van het membraan voor deze ionen. De Na+/K+-ATPase-pomp handhaaft deze gradients door Na+ uit de cel en K+ erin te transporteren, wat bijdraagt aan de stabilisatie van het rustpotentiaal.

Het rustpotentiaal varieert tussen celtypen, maar ligt bij veel excitable cellen rond −60 tot −70 mV. Het exacte waarde hangt af van de relatieve permeabiliteit voor K+ ten opzichte van Na+ en Cl-, en kan beïnvloed worden door metabole toestand en signaalstoffen.

Bij prikkels kunnen actiele veranderingen optreden (actiepotentiaal). Een drempelwaarde lokt snelle depolarisatie uit door opening van spanningsafhankelijke natriumkanalen, gevolgd door activatie van kaliumkanalen die repolarisatie veroorzaken. Het resultaat is een kortstondige, reversibele wijziging in spanning die wordt gebruikt voor signaaltransmissie in zenuw- en spierweefsels.

Meting en analyse gebeuren met elektrofysiologische technieken zoals micro-elektrodes of patch-clamp, en berekeningen maken gebruik van de Nernst- en Goldman-Hodgkin-Katz-equaties om ionenbijdragen te kwantificeren. Het membraanpotentiaal is cruciaal voor prikkelgeleiding, neurotransmissie en spiercontractie.