Деполяризація та реполяризація клітинної мембрани

Нервові клітини у стані спокою мають електричний заряд через їх мембрани: зовні клітина заряджена позитивно, а всередині клітини заряджена негативно. Деполяризація відбувається, коли нервова клітина відміняє ці заряди; щоб повернути їх у стан спокою, нейрон посилає ще один електричний сигнал. Весь процес відбувається, коли клітина дозволяє певним іонам надходити в клітину та з неї.

Поляризація - це існування протилежних електричних зарядів по обидва боки клітинної мембрани. У клітинах мозку внутрішня частина заряджена негативно, а зовні позитивно заряджена. Щоб це стало можливим, потрібно щонайменше три елементи. По-перше, клітині потрібні такі молекули, як солі та кислоти, на яких є електричні заряди. По-друге, клітині потрібна мембрана, яка не пропускатиме через неї електрично заряджені молекули. Така мембрана служить для розділення зарядів. По-третє, клітини повинні мати білкові насоси в мембрані, які можуть переміщати електрично заряджені молекули в одну сторону, зберігаючи один тип молекули з цього боку, а інший тип з іншого боку.

Клітина стає поляризованою, рухаючись і зберігаючи різні типи електрично заряджених молекул по різні боки її мембрани. Електрично заряджена молекула називається an іон. Нейрони відкачують іони натрію з себе, одночасно вводячи іони калію. У спокої - коли клітина не надсилає електричний сигнал іншим клітинам - нейрон має приблизно в 30 разів більше іонів натрію зовні, ніж усередині; протилежне стосується іонів калію. Усередині клітини також містяться молекули, звані органічними кислотами. Ці кислоти мають негативні заряди на собі, тому вони додають до негативного заряду всередині клітини.

Нейрон спілкується з іншим нейроном, посилаючи електричний сигнал до кінчиків пальців, що змушує кінчики пальців виділяти хімічні речовини, що стимулюють сусідню клітину. Цей електричний сигнал і тип потенціалу, відомий як постсинаптичний потенціал, визначає ступінчасту деполяризацію мембрани. Якщо він досить великий, це спричинить потенціал дії. Потенціали дії виникають, коли нейрон відкриває білкові канали в мембрані. Ці канали дозволяють іонам натрію надходити ззовні клітини в клітину. Раптовий приплив натрію в клітину змінює електричний заряд всередині клітини з негативного на позитивний, який також змінює зовнішній з позитивного на негативний. Вся подія деполяризації до реполяризації відбувається приблизно за 2 мілісекунди, що дозволяє нейронам запускати потенціал дії у швидких сплесках, що дозволяє нейрональному зв'язку.

Новий потенціал дії не може мати місце, поки належний електричний заряд через мембрану нейрона не відновиться. Це означає, що внутрішня частина клітини повинна бути негативною, тоді як зовнішня - позитивною. Клітина відновлює цей стан або реполяризується, вмикаючи білковий насос у своїй мембрані. Цей насос називається натрієво-калієвим насосом. На кожні три іони натрію, які він викачує з клітини, перекачує два калійних. Насоси роблять це, поки не буде досягнуто належного заряду всередині комірки.