Potentiel membranaire

Toute vie vient de la mer. Par conséquent, il existe des conditions dans le corps qui s'appuient sur ces conditions de vie d'origine. Cela signifie que les éléments essentiels de l'organisme sont des sels. Ils permettent tous les processus physiologiques, font partie des organes et forment des ions en solution aqueuse. Le chlorure de sodium et de potassium sont les sels dominants dans les cellules. Sous forme ionique, ils sont la force motrice des fonctions protéiques, déterminent les composants osmotiquement actifs entre les conditions internes et externes de la cellule et provoquent des potentiels électriques. L'un d'eux est le potentiel de membrane.

Quel est le potentiel de la membrane?

Toutes les cellules ont la propriété de développer un potentiel membranaire. Par potentiel de membrane, on entend la tension électrique ou la différence de potentiel entre l'extérieur et l'intérieur d'une membrane cellulaire. Lorsque les solutions électrolytiques concentrées d'une membrane sont séparées les unes des autres et que la conductivité dans la membrane pour les ions est présente, un potentiel de membrane se produit.

Les processus biologiques dans le corps sont extrêmement complexes. Le potentiel membranaire joue un rôle crucial, en particulier pour les cellules musculaires et nerveuses, ainsi que pour toutes les cellules sensorielles. Dans toutes ces cellules, le processus est au repos. Les cellules ne sont activées que par un certain stimulus ou excitation et la tension change. Le changement a lieu à partir du potentiel de repos et y retourne. Dans ce cas, on parle d'une dépolarisation.

Il s'agit de la diminution du potentiel de membrane due à des effets électriques, chimiques ou mécaniques. Le changement de tension se produit sous forme d'impulsion, est transmis le long de la membrane, transmet des informations dans tout l'organisme et permet la communication entre les organes individuels, dans le système nerveux et avec l'environnement.

Fonction et tâche

La cellule du corps humain est excitable et se compose d'ions sodium dans la mesure où ils sont extracellulaires. Peu d'ions sodium sont présents au niveau intracellulaire. Le déséquilibre entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule crée un potentiel membranaire négatif.

Les potentiels membranaires sont toujours chargés négativement et ont des valeurs constantes et caractéristiques dans les différents types de cellules. Ils sont mesurés avec des microélectrodes, dont l'une conduit à l'intérieur de la cellule et l'autre est située dans l'espace extracellulaire comme électrode de référence.

La cause d'un potentiel de membrane est la différence de concentration des ions. Cela signifie que la tension électrique s'accumule à travers la membrane, même si la distribution nette des ions positifs et négatifs est la même des deux côtés. Un potentiel de membrane est créé parce que la couche lipidique de la cellule permet aux ions de s'accumuler sur la surface de la membrane, mais ne peut pas pénétrer à travers des zones non polaires. La membrane cellulaire a une conductivité insuffisante pour les ions. Cela crée une pression de diffusion élevée. Non seulement dans son ensemble, chaque cellule possède une conductivité électrique. La pression de diffusion conduit alors au passage du cytoplasme.

Dès qu'un ion potassium s'écoule dans ces conditions, une charge positive est perdue dans la cellule.C'est pourquoi la surface de la membrane interne devient chargée négativement, afin de créer un équilibre. Cela crée un potentiel électrique. Cela augmente à chaque changement de côté des ions. Ceci réduit à son tour le gradient de concentration de la membrane et, par conséquent, la pression de diffusion du potassium. La sortie est interrompue et un équilibre est rétabli.

Le niveau d'un potentiel membranaire diffère d'une cellule à l'autre. En règle générale, la cellule se comporte négativement à l'extérieur de la cellule et varie dans l'ordre de grandeur entre (-) 50 mV et (-) 100 mV. Dans les cellules musculaires lisses, à leur tour, des potentiels membranaires plus petits de (-) 30 mV apparaissent.

Dès que la cellule se dilate, ce qui est le cas dans les cellules musculaires et nerveuses, le potentiel membranaire diffère également spatialement. Là, il sert principalement de propagation et de transmission de signaux, tout en permettant le traitement de l'information dans les cellules sensorielles. Ce dernier se produit sous la même forme dans le système nerveux central.

Dans les mitochondries et les chloroplastes, le potentiel membranaire est un couplage énergétique entre les processus métaboliques énergétiques. Les ions sont transportés contre la tension. Une mesure est difficile dans de telles conditions, surtout si elle doit avoir lieu sans interférences mécaniques, chimiques ou électriques.

D'autres conditions se produisent à l'extérieur de la cellule, c'est-à-dire dans le fluide extracellulaire. Il n'y a pas de molécules de protéines là-bas, c'est pourquoi le rapport est inversé. Les molécules de protéines ont une conductivité élevée, mais ne peuvent pas traverser la paroi de la membrane. Les ions potassium positifs s'efforcent toujours d'équilibrer la concentration. Cela crée un transport passif des molécules dans le fluide extracellulaire.

Ce processus se poursuit jusqu'à ce que la charge électrique qui s'est accumulée soit à nouveau en équilibre. Dans ce cas, il existe un potentiel de Nernst. Cela signifie qu'un potentiel peut être calculé pour tous les ions, puisque la taille dépend du gradient de concentration des deux côtés de la membrane. Dans le cas du potassium, la magnitude est de (-) 70 à (-) 90 mV dans des conditions physiologiques, et dans le cas du sodium, elle est d'environ (+) 60 mV.

Maladies et affections

Le niveau du potentiel membranaire caractérise la santé générale des cellules. Une cellule saine est de l'ordre de (-) 70 à (-) 90 mV. Le flux d'énergie est fort, la cellule est fortement polarisée. Cinquante pour cent de l'énergie subtile est utilisée pour la polarisation. Le potentiel membranaire est donc élevé.

C'est différent avec une cellule malade. En raison de la zone à faible énergie, il a besoin d'une énergie subtile de son environnement. Ce faisant, il pivote horizontalement ou tourne vers la gauche. Le potentiel membranaire de ces cellules est très faible, tout comme la vibration des cellules. Cellules cancéreuses, par ex. B. n'ont qu'une magnitude de (-) 10 mV. La sensibilité à l'infection est donc très élevée.