Depolarisasi & Repolarisasi Membran Sel

Sel saraf dalam keadaan diam memiliki muatan listrik melintasi membran: bagian luar sel bermuatan positif dan bagian dalam sel bermuatan negatif. Depolarisasi terjadi ketika sel saraf membalikkan muatan ini; untuk mengubahnya kembali ke keadaan diam, saraf mengirimkan sinyal listrik lain. Seluruh proses terjadi ketika sel memungkinkan ion tertentu mengalir masuk dan keluar sel.

Polarisasi adalah adanya muatan listrik yang berlawanan di kedua sisi membran sel. Dalam sel otak, bagian dalam bermuatan negatif dan bagian luar bermuatan positif. Setidaknya diperlukan tiga elemen untuk memungkinkan hal ini. Pertama, sel membutuhkan molekul seperti garam dan asam, yang memiliki muatan listrik. Kedua, sel membutuhkan membran yang tidak akan membiarkan molekul bermuatan listrik melewatinya dengan bebas. Membran seperti itu berfungsi untuk memisahkan muatan. Ketiga, sel perlu memiliki pompa protein di membran yang dapat memindahkan molekul bermuatan listrik ke satu sisi, menyimpan satu jenis molekul di sisi ini dan tipe lain di sisi lain.

Sebuah sel menjadi terpolarisasi dengan memindahkan dan menyimpan berbagai jenis molekul bermuatan listrik pada sisi yang berbeda dari membrannya. Molekul bermuatan listrik disebut ion. Neuron memompa ion natrium keluar dari dirinya sendiri, sambil membawa ion kalium masuk. Saat istirahat – ketika sel tidak mengirimkan sinyal listrik ke sel lain – neuron memiliki sekitar 30 kali lebih banyak ion natrium di luarnya daripada di dalam; sebaliknya berlaku untuk ion kalium. Bagian dalam sel juga mengandung molekul yang disebut asam organik. Asam ini memiliki muatan negatif, sehingga menambah muatan negatif di dalam sel.

Sebuah neuron berkomunikasi dengan neuron lain dengan mengirimkan sinyal listrik ke ujung jarinya, yang menyebabkan ujung jari melepaskan bahan kimia yang merangsang sel tetangga. Dikenal sebagai potensial postsinaptik, sinyal listrik dan jenis potensial ini mendefinisikan depolarisasi bergradasi pada membran. Jika cukup besar, itu akan memicu potensial aksi. Potensial aksi terjadi ketika neuron membuka saluran protein di membrannya. Saluran ini memungkinkan ion natrium mengalir dari luar sel ke dalam sel. Serbuan natrium yang tiba-tiba ke dalam sel mengubah muatan listrik di dalam sel dari negatif menjadi positif, yang juga mengubah bagian luar dari positif menjadi negatif. Seluruh peristiwa depolarisasi-ke-repolarisasi terjadi dalam waktu sekitar 2 milidetik, memungkinkan neuron untuk menembakkan potensial aksi dalam ledakan cepat yang memungkinkan komunikasi neuronal.

Sebuah potensial aksi baru tidak dapat terjadi sampai muatan listrik yang tepat melintasi membran neuron dipulihkan. Ini berarti bahwa bagian dalam sel harus negatif, sedangkan bagian luarnya harus positif. Sebuah sel mengembalikan keadaan ini, atau repolarisasi sendiri, dengan menyalakan pompa protein di membrannya. Pompa ini disebut pompa natrium-kalium. Untuk setiap tiga ion natrium yang dipompa keluar sel, ia memompa dua ion kalium. Pompa melakukan ini sampai muatan yang tepat di dalam sel tercapai.