str0113

można więc przyrównać do ogniwa elektrycznego, którego biegunem ujemnym jest cytoplazma, biegun dodatni zaś znajduje się poza komórką. Zgodnie z terminologią stosowaną w elektrofizjologii mówimy, że wnętrze neuronu ma ujemny potencjał elektryczny. Potencjał ten nazywamy potencjałem błonowym, ponieważ przyczyną jego powstania są właściwości błony neuronu, które powodują, że ujemne ładunki elektryczne skupiają się w pobliżu powierzchni wewnętrznej błony, ładunki dodatnie zaś — w pobliżu powierzchni zewnętrznej. Przypomina to rozmieszczenie ładunków na okładkach kondensatora i sprawia, że możemy mówić o polaryzacji błony komórkowej.

4.1.3. Pompa sodowo-potasowa

Potencjał błonowy jest wynikiem nierównomiernego rozmieszczenia jonów po obu stronach błony. Wspominaliśmy już, że wielkocząsteczkowe, elektroujemne aniony białkowe pozostają we wnętrzu komórki, ponieważ nie mogą przedostać się przez błonę. Z kolei poza komórką jest utrzymywany pewien nadmiar jonów sodowych dzięki działaniu specjalnego mechanizmu zwanego pompą sodową. Funkcjonowanie pompy sodowej wymaga energii do przeciwstawienia się naturalnej tendencji tych jonów do przejścia do wnętrza neuronu, zgodnie z gradientem stężeń i gradientem elektrochemicznym (wkierunku elektroujemnych anionów). Energia ta pochodzi z rozpadu kwasu adenozynotrójfosforowego (ATP), który jest najważniejszy™ magazynem energii w układach biologicznych.

Nadmiar jonów sodowych poza komórką powoduje wtórne „zakłócenia” w rozmieszczeniu innych jonów. Duża liczba jonów potasu wchodzi do wnętrza neuronu wbrew gradientowi stężeń, lecz zgodnie z gradientem elektrochemicznym, ponieważ są one przyciągane przez elektroujemne białkowe aniony cytoplazmy i odpychane przez jony sodu. Jednakże dokładne obliczenia i pomiary wykazały, że stężenie jonów potasu w cytoplazmie jest nieco większe, niż by to wynikało tylko z działania sil elektrostatycznych. Dzieje się tak dlatego, że funkcjonuje tu'mechanizm zwany pompą potasową, który dodatkowo czynnie wprowadza pewną liczbę tych jonów do wnętrza komórki. Ponieważ działanie pompy potasowej jest sprzężone z działaniem pompy sodowej, mówimy, że nierównomierne stężenie kationów Na⁺ i K⁺ po obu stronach błony neuronu utrzymuje się wskutek działania pompy sodowo-potasowej.

Istota pompy sodowo-potasowej nie jest dokładnie znana. Niektórzy badacze przypuszczają, że tworzą ją specjalne nośniki, czyli substancje, które wychwytują jony i przenoszą je na drugą stronę błony. Hipotetyczny przebieg tego procesu ilustruje rysunek 54. Nierównomierne rozmieszczenie jonów chloru jest wtórnym efektem omówionych tutaj procesów'. Jony te. zgodnie z gradientem elektrochemicznym, przechodzą do środowiska pozakomórko-wego, ponieważ są odpychane przez elektroujemne aniony białkowe i przyciągane przez znajdujące się w nadmiarze poza komórką jony sodu.

8 - Biologiczne mechanizmy... 113