Błona komórkowa zbudowana jest z podwójnej warstwy lipidowej, tłuszczowej, a oprócz tego w tej błonie komórkowej w poszczególnych obszarach mogą znajdować się kanały błonowe. Jeżeli mamy strukturę lipidową, czyli tłuszczową, to ta błona komórkowa jest nieprzepuszczalna dla związków spolaryzowanych.

Jak mamy błonę komórkową to przez błonę komórkową przechodzą substancje typu lipidów, natomiast jony spolaryzowane mogą przechodzić tylko przez kanały błonowe.

W skład błony komórkowej wchodzą kanały błonowe o strukturze białkowej. Kanały mogą być otwarte lub zamknięte.

Jeśli kanały są otwarte to jony mogą się przemieszczać. Kanały błonowe charakteryzują się selektywnością, czyli oddzielne mamy kanały dla jonów potasowych, oddzielne dla jonów sodowych, oddzielne dla jonów chlorowych. Kanały możemy dzielić na takie, które są o charakterze aktywnym, czyli są otwarte cały czas, i takie, które są albo otwarte, albo zamknięte. Te, które maja możliwość regulacji przepuszczalności podlegają tzw. bramkowaniu (czyli regulacja otwartości kanałów).

Niektóre kanały mogą być bramkowane potencjałem – czyli przy różnych potencjale elektrycznym mogą być albo otwarte, albo zamknięte. Może być też bramkowanie ligandem, czyli kanał ma receptor, do którego przyczepia się mediator i wtedy kanał się otwiera. Mamy również bramkowanie mechaniczne.

Potencjał błonowy – okazuje się, że jak mamy błonę komórkową to pomiędzy wnętrzem a zewnętrzną stroną komórki istnieje potencjał elektryczny, czyli jeżeli przyłożyłoby się dwie elektrody to mamy ładunek elektryczny. Wszystkie komórki charakteryzują się potencjałem błonowym spoczynkowym. Wielkość tego potencjału jest różna w zależności od typu komórek. Najczęściej utrzymuje się pomiędzy -70 a -50 mV. Wnętrze naładowane jest ujemnie, a zewnętrzna strona dodatnio.

Spoczynkowy potencjał błonowy wynika z nierównomiernego rozmieszczenia jonów po obu stronach błony.

Mamy 10- krotnie większe stężenie jonów sodu zewnątrz komórki niż na wewnątrz. (na przykładzie komórki nerwowej)

Jony potasu – 30 razy więcej jonów wewnątrz niż na zewnątrz

Jony chlorkowe – 10 razy więcej na zewnątrz niż w środku

Potencjał błonowy wynika z nierównomiernego przemieszczania się jonów. Jeżeli mamy dużo kationów potasu w środku i jeżeli opuszczają one komórkę to wnętrze komórki staje się bardziej elektroujemne.

Kationy sodu – na zewnątrz jest ich 10 razy więcej niż w środku. Kierunek przemieszczania: z zewnątrz do środka. Jeżeli kationy te będą przemieszczać się do środka to wnętrze stanie się bardziej elektrododatnie.

Jony chlorkowe – więcej jest ich na zewnątrz, zatem kierunek przemieszczania się jest z zewnątrz do środka; im więcej tych anionów przemieści się do środka, tym bardziej ładunek będzie elektroujemny (bo przenoszą ładunek ujemny).

Przepuszczalność dla różnych jonów w ramach komórki nie jest taka sama. W warunkach spoczynkowych największa jest przepuszczalność dla jonów potasu, mniejsza dla jonów chlorkowych, a jeszcze mniejsza dla jonów sodowych. Stosunek 10:4:1.

Jony przemieszczają się zgodnie z gradientem stężeń. Jeżeli mamy jony potasu to będą wydostawać się na zewnątrz zgodnie z gradientem stężeń. Jeżeli mamy jony sodu lub chlorku to będą one przemieszczać się do środka.

Mamy komórkę i ta komórka jest naładowana ujemnie od środka, dodatnio na zewnątrz i ten potencjał wynosi ok. -70 - -90 mV dla większości komórek.

Potencjał równowagi :

Jonów potasu jest dużo w środku, a mało na zewnątrz. Jeżeli kanały potasowe będą otwarte to jony będą przemieszczać się ze środka na zewnątrz. Nie są to cząsteczki nienaładowane, ale są to kationy, ładunki. Wnętrze jest naładowane ujemnie. Jeżeli teraz takie kationy potasowe będą z wnętrza wychodzić na zewnątrz, czyli będą przemieszczać ładunek dodatni na zewnątrz, to wnętrze będzie się stawać bardziej elektroujemne. Im więcej tych kationów wyjdzie, tym wnętrze bardziej elektroujemne i w pewnym momencie ładunek elektryczny będzie przeciwdziałał przemieszczaniu się kationów, pomimo że gradient stężeń wskazywałby, że dalej powinny się przemieszczać. I ten potencjał równowagi to jest taki potencjał błonowy, w którym dochodzi do równoważenia się gradientu chemicznego i elektrycznego. Ten potencjał dla jonów potasu wynosi -90 mV. Jeżeli osiągnięty zostanie taki poziom to wtedy kationy potasu nie chcą już wychodzić bo działa potencjał elektryczny i powstrzymuje je przed wychodzeniem. Dla jonów sodowych dla stężeń 150 na zewnątrz a 10 w środku ten potencjał równowagi wynosi +65. Wtedy następne kationy sodowe do wnętrze nie będą się już dostawały. Dla jonów chlorkowych ten potencjał równowagi wynosi -70 mV. Potencjał jest eliminowany kiedy komórka ginie.

Potencjał błonowy jest zbliżony do tego jonu dla którego jest największa przepuszczalność . W związku z tym potencjał błonowy spoczynkowy jest zbliżony do potencjału dla jonów potasu, ponieważ dla nich jest największa przepuszczalność.

Mając długi okres czasu powinniśmy podejrzewać, że stężenie jonów potasu się wyrówna, podobnie jak chlorku i sodu.

Kolejnym elementem warunkującym powstanie potencjału spoczynkowego jest pompa sodowo-potasowa. należy do transportów aktywnych. Wymaga nakładu elektrycznego i dzięki temu, że jest nakład energetyczny ta pompa umożliwia nam przemieszczanie jonów wbrew gradientowi stężeń. Czyli pompa sodowo-potasowa w ramach jednego obrotu są przyczepiane trzy jony sodowe, a wprowadzone dwa jony potasowe. Pompa ta odtwarza gradient stężeń. Jest to pompa elektrogeniczna, bo na każdym obrocie mamy wprowadzone dwa jony, a wyprowadzone trzy, więc warunkuje to elektronegatywność komórki.

Potencjał spoczynkowy jest charakterystyczny dla każdego rodzaju komórek.

Natomiast komórki nerwowe oraz komórki mięśniowe charakteryzują się również obecnością tzw. Potencjału czynnościowego. Typowo powstaje we wzgórku neuronalnym, następnie będzie się szerzył wzdłuż włókna aż do zakończenia nerwowego; przemieszcza się.

… Jeżeli mamy substancję … może wywołać potencjał czynnościowy. Komórka jest spolaryzowana, czyli ma dwa bieguny elektryczne. Jeżeli działa bodziec, to ten potencjał może … elektrododatni.

(coś o potencjale progowym ….)

W ramach błony komórkowej będą aktywowane wszystkie kanały sodowe. Pojawi się duża przepuszczalność dla jonów sodu. Będą przemieszczać się zgodnie z gradientem stężeń do środka. Mamy wówczas otwarte te kanały i mamy do czynienia z problem zwanym depolaryzacją, czyli potencjał zmierza do zera. W momencie kiedy osiągnie 0, zaczynają zamykać się kanały sodowe, a mimo wszystko ten potencjał staje się jeszcze bardziej dodatni….. Pierwsza faza potencjału czynnościowego, czyli depolaryzacja. Potem zaczyna się repolaryzacja i odtworzenie polarności. W celu powrotu do pozycji wyjściowej, jest większa przepuszczalność dla jonów potasu niż w warunkach spoczynkowych. Wnętrze staje się coraz bardziej ujemne.