Hücre Zarının Depolarizasyonu ve Repolarizasyonu

Sinir hücreleri dinlenme halindeyken bir elektrik yüküne sahiptirler. zarlar: hücrenin dışı pozitif, içi negatif yüklüdür. Sinir hücresi bu yükleri tersine çevirdiğinde depolarizasyon meydana gelir; onları dinlenme durumuna döndürmek için, nöron başka bir elektrik sinyali gönderir. Tüm süreç, hücre belirli iyonların hücreye girip çıkmasına izin verdiğinde gerçekleşir.

Polarizasyon, hücre zarının her iki tarafında zıt elektrik yüklerinin varlığıdır. Beyin hücrelerinde, iç kısım negatif, dış kısım pozitif olarak yüklenir. Bunu mümkün kılmak için en az üç unsur gereklidir. İlk olarak, hücrenin üzerlerinde elektrik yükleri bulunan tuzlar ve asitler gibi moleküllere ihtiyacı vardır. İkincisi, hücre, elektrik yüklü moleküllerin içinden serbestçe geçmesine izin vermeyecek bir zara ihtiyaç duyar. Böyle bir zar, yükleri ayırmaya yarar. Üçüncüsü, hücrelerin zarda, elektrik yüklü molekülleri bir tarafa taşıyabilen, bir tür molekülü bu tarafta ve diğer tarafta başka bir tür molekül depolayabilen protein pompalarına sahip olmaları gerekir.

Bir hücre, zarının farklı taraflarında farklı tipte elektrik yüklü molekülleri hareket ettirerek ve depolayarak polarize olur. Elektrik yüklü bir moleküle denir iyon. Nöronlar, potasyum iyonlarını içeri getirirken sodyum iyonlarını kendilerinden pompalarlar. Dinlenme halindeyken – hücre diğer hücrelere elektrik sinyali göndermediğinde – bir nöronun dışında, içeriden yaklaşık 30 kat daha fazla sodyum iyonu bulunur; potasyum iyonları için tersi geçerlidir. Hücrenin içinde ayrıca organik asitler adı verilen moleküller bulunur. Bu asitlerin üzerlerinde negatif yükler vardır, bu nedenle hücre içindeki negatif yüke eklenirler.

Bir nöron, parmak uçlarına bir elektrik sinyali göndererek başka bir nöronla iletişim kurar, bu da parmak uçlarının komşu hücreyi uyaran kimyasalları salmasına neden olur. Postsinaptik potansiyel olarak bilinen bu elektrik sinyali ve potansiyel tipi, zarın dereceli bir depolarizasyonunu tanımlar. Yeterince büyükse, bir aksiyon potansiyelini tetikleyecektir. Aksiyon potansiyelleri, nöron zarında protein kanallarını açtığında meydana gelir. Bu kanallar, sodyum iyonlarının hücre dışından hücre içine akmasına izin verir. Hücreye ani sodyum hücumu, hücrenin içindeki elektrik yükünü negatiften pozitife değiştirir, bu da dışını pozitiften negatife değiştirir. Tüm depolarizasyon-repolarizasyon olayı yaklaşık 2 milisaniyede gerçekleşir ve nöronların nöronal iletişime izin veren hızlı patlamalarda aksiyon potansiyelini ateşlemesine izin verir.

Nöronun zarı boyunca uygun elektrik yükü geri yüklenene kadar yeni bir aksiyon potansiyeli gerçekleşemez. Bu, hücrenin içinin negatif, dışının ise pozitif olması gerektiği anlamına gelir. Bir hücre, zarındaki bir protein pompasını çalıştırarak bu durumu eski haline getirir veya kendini repolarize eder. Bu pompaya sodyum-potasyum pompası denir. Bir hücreden pompaladığı her üç sodyum iyonu için iki potasyum iyonu pompalar. Pompalar bunu bir hücrenin içinde uygun şarja ulaşılana kadar yapar.