Eke András, Kollai István

Fejezetek az élettan tantárgyból

Membránpotenciál

Jelenség: a belső tér negatív a külsőhöz képest

Jelentősége: a membránpotenciál változása eredményezi az akciós potenciált, amely jelként szolgál az idegrendszer kommunikációs folyamataiban. A membránpotenciál energiát képvisel, amelynek terhére alakul ki a változás, az akciós potenciál.

Két alapvető kérdés:

Mi tartja fenn a membránpotenciált?
- A Na+ – K+ pumpa, tehát egy aktív transzportfolyamat.
Mi határozza meg a membránpotenciál értékét?
- Az ionoknak egy adott pillanatban a membrán két oldalán fennálló koncentráció különbsége, valamint a membránnak az adott ionokra való permeabilitása.

Kialakulása azon alapszik, hogy:

az ionmegoszlás a membrán két oldalán egyenlőtlen;
a membrán permeabilitása (P) egyes ionokra szelektív.

A membránpotenciál lényegében diffúziós potenciál, értéke az egyes ionok egyensúlyi potenciáljától, valamint az egyes ionokra vonatkoztatott permeabilitási (vezetőképességi) értékektől függ. Ha egy ionra a membrán nem permeábilis, lehet akármilyen nagy a koncentráció gradiense, diffúziós potenciál nem alakulhat ki. A másik oldalról viszont minél nagyobb a membrán permeábilitása egy adott ionra nézve, annál nagyobb mértékben fogja annak az ionnak az egyensúlyi potenciálja a membránpotenciált befolyásolni.

Egyetlen ion jelenléte esetében a diffúziós potenciál megegyezik az egyensúlyi potenciállal. Figyelem! Nyugalmi potenciálja vagy akciós potenciálja a membránnak van és ezek a valóságban létező és mérhető értékek. Egyensúlyi potenciálja egy ionnak van, amely értéket a membránpotenciál a valóságban soha nem veszi fel, mert a membrán egyszerre több ionra permeábilis.

a) ionmegoszlás (mm/l)

	extracelluláris tér	intracelluláris tér
Na+	150	15
K+	5	150
Cl–	125	10
proteinát –	kevés	150

b) permeabilitási viszonyok nyugalomban

Pproteinát = Ø

A diffúziós potenciál kialakulása

Tegyük fel, hogy a membrán csak K+ ionra permeábilis és a K+ ion koncentrációja a membrán két oldalán különbözik. A koncentráció különbség a K+ iont áthajtja a membránon. A K+ ion diffúziója addig tart, amíg a koncentráció különbségből adódó erőt ki nem egyenlíti a diffúzió következtében kialakuló potenciálkülönbség, illetve elektromos erő. A kialakuló potenciálkülönbséget nevezzük equilibrium vagy egyensúlyi potenciálnak (EK+)

(elektromos erő) (koncentrációs erő)

ahol:

Z – vegyérték, F – Faraday konstans, R – gázállandó, T – hőmérséklet

A valóságban a membrán egyszerre több ionra permeábilis, igaz eltérő mértékben. A két legfontosabb kation a K+ és a Na+ ion. Nyugalomban egyik ion sincs egyensúlyi állapotban, mert a membránpotenciál egyik ion egyensúlyi potenciáljával sem egyezik meg. Az eltérések befelé irányuló Na+ és egyidejű kifelé irányuló K+ áramot eredményeznek (szivárgó vagy „leak” áramok).

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1346fazet_107/#m1346fazet_107 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1346fazet_107/#m1346fazet_107)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1346fazet_107/#m1346fazet_107)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

1.3. ábra

A nyugalmi potenciál inger hiányában tartósan fennáll, tehát az egész rendszer egyensúlyban kell hogy legyen, azaz a befelé irányuló Na+ áram egyenlő kell hogy legyen a kifelé irányuló K+ árammal:

Ohm törvénye alapján

I =

· U G U

(G – vezetőképesség ~ permeabilitás)

Tehát:

Innen:

Ez az egyenlet (az ún.„chord conductance”) minden ionkoncentráció (egyensúlyi potenciál) és permeabilitás (konduktancia) érték mellett megadja az EM aktuális értékét.

A nyugalmi potenciál fennállása esetén:

Nyugalomban tehát a K+ ionok egyensúlyi potenciálja a meghatározó tényező. Később látni fogjuk, hogy az akciós potenciál csúcsának megfelelő időpillanatban, amikor a Na+ ionok egyensúlyi potenciálja lesz a meghatározó tényező (

, a membránpotenciál értéke megközelíti

-t.

A szivárgó Na+ és K+ áramok a koncentrációkülönbségek megszűnéséhez vezetnének, ha a Na+ - K+ pumpa a bejutott Na+ ionokat és sejtet elhagyó K+ ionokat nem juttatná vissza eredeti helyükre. A Na+ - K+ pumpa ion transzfer egyensúlyt tart fenn, miközben ATP-t bont (ATP-áz aktivitás). A stabilis membrán-potenciál tehát dinamikus egyensúly eredménye és azt a Na+ - K+ pumpa működése tartja fenn.

Energiahiányos állapotban (szívinfarktus, agyvérzés) a pumpa működése az adott területen zavart szenved. Ennek következtében:

a sejt Na+ -t vesz fel és K+ -t veszít;
a K+ vesztés miatt a membránpotenciál csökken;
a negatív potenciál csökkenése Cl- belépést eredményez;
a Cl- belép, de a protenát-anionok nem tudnak kilépni, így az intracelluláris ozmotikus koncentráció nő;
víz lép be a sejtbe és a sejt megduzzad (lásd agyödéma);
a vízbelépés tovább csökkenti az intracelluláris K+ koncentrációt és így a membránpotenciált, amelynek következtében circulus vitiosus alakul ki.

Tartalomjegyzék

Kiadó: Semmelweis Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 331 715 0

Orvostudomány Semmelweis Kiadó könyvei

Elsősorban orvostanhallgatók élettani tanulmányait hivatott segíteni. Hasznos olvasmány lehet ugyanakkor orvosok, szakorvosok számára is, sőt a társszakmák érdeklődő (gyógyszerész, biológus stb.) hallgatói számára is. Az élettan három fontos és egyben nehéz témakörének megértését célozza meg azáltal, hogy a jelenleg elérhető ismereteket jól érthető és átlátható formába rendezi.

Hivatkozás: https://mersz.hu/eke-kollai-fejezetek-az-elettan-tantargybol//

BibTeX EndNote Mendeley Zotero