membranpotentialet

Membranpotentialet er forskellen i elektrisk potential mellem cellecytosol og det extracellulære miljø og opstår, når ioner fordeles forskelligt på de to sider af cellemembranen og når membranen har forskellig gennemslipelighed for disse ioner. Det er en grundlæggende egenskab ved de fleste celler og spiller en central rolle i signaludveksling og muskelaktivitet.

Iongradienten opretholdes primært af Na+/K+-pumpen og af membranens ionkanaler. Intracellulært findes en høj koncentration af kalium (K+) og lav natrium (Na+), mens ekstracellulært er Na+ mere koncentreret. Membranen har højere permeabilitet for K+ ved hvile, hvilket gør indersiden negativ i forhold til ydersiden. Pumpen flytter tre Na+ ud og to K+ ind pr. ATP, hvilket vedligeholder gradienterne og bidrager til det hvilepotentiale, uden at ligningen alene bestemmer værdien.

Hvilepotentialet ligger typisk i området −60 til −70 mV i mange celler; nerveceller ligger ofte omkring −70 mV. Den konkrete hvileværdi bestemmes af individuelle ionkoncentrationer og især af permeabiliteten for K+ og Na+. Individuelle hvile- eller hvilestatspotentialer kan estimeres ved Nernst-ligningen for hvert ion og ved Goldman-Hodgkin-Katz-ligningen, der kombinerer ionernes permeabiliteter. Typisk er det K+-permeabiliteten, der dominerer ved hvile, hvilket giver en hvileværdi tæt på E_K (omkring −90 mV i mange modeller).

Dynamisk ændres membranpotentialet under stimuli. Depolarisering åbner spændingsafhængige Na+-kanaler og kan udløse et aktionspotentiale, efterfulgt af repolarisation gennem K+-udstrømning og ofte en kort hyperpolarisering. Slagets ændringer i membranpotentialet muliggør nerve- og muskelsignaler samt cellulær kommunikation.

Membranpotentialet måles i millivolt og er en grundlæggende parameter for cellefunktion og signalering i mange væv og organer.