Lepomembraanipotentiaali on kennon sisällä ja sen ulkopuolella olevien nesteiden jänniteero, joka on yleensä välillä -70 –80 millivoltti (mV). Kaikilla soluilla on tämä ero, mutta se on erityisen tärkeää hermo- ja lihassolujen suhteen, koska kaikki ärsykkeet, jotka muuttavat jännitettä ja tekevät sen erilaiseksi lepomembraanipotentiaalista, mahdollistavat solujen lähettää sähköisiä signaaleja. Jos kennoissa ei olisi jännite -eroa, ne olisivat neutraaleja eivätkä välitä mitään tietoja.
Tausta
Kaikilla soluilla on kalvo, joka toimii esteenä niiden ulkopuolisen nesteen ja sisällä olevan nesteen välillä ja hallitsee, minkä tyyppiset hiukkaset voivat mennä soluun ja ulos. Jotkut hiukkaset, kuten happi, voivat kulkea kalvon läpi itsestään, mutta toiset suuret tarvitsevat erityisiä kanavia päästäkseen läpi. Jotkut näistä kanavista päästävät vain yhden tyyppisiä hiukkasia sisään ja ulos, eivätkä työnnä tai vedä hiukkasia aktiivisesti mihinkään suuntaan, kun taas toiset voivat ottaa monenlaisia hiukkasia ja työntää ne aktiivisesti sisään tai ulos solusta. Molemmat tyypit voivat olla auki tai kiinni tiettynä aikana hiukkasten virtauksen ohjaamiseksi.
Lepojännite
Kun solu lepää, sen sisällä oleva neste on hieman negatiivisempi kuin sen ulkopuolella oleva neste, jonka varaus on yleensä 0 mV. Tämä johtuu sähköisesti varautuneista hiukkasista, joita kutsutaan ioneiksi. Jänniteeron aiheuttavat ionit ovat hiukkasia, jotka tarvitsevat kanavia päästäkseen kalvon läpi ja sisältävät kaliumia (K+) ja natriumia (Na+). Kun solu on levossa, se sisältää pitoisuuden suuria negatiivisia ioneja sen sisällä sekä K+: ta ja hieman Na+: ta. Solun ulkopuolta ympäröi mm. Na+ ja hieman K+: ta.
Koska nesteet haluavat ihanteellisesti, että erilaiset hiukkaset ovat levinneet tasaisesti niiden sisään, solun sisällä oleva K+ haluaa mennä sen ulkopuolelle ja Na+ haluaa tulla sisälle, jotta ionit jakautuisivat tasaisesti. He eivät kuitenkaan voi tehdä tätä, koska kanavat, jotka mahdollistavat Na+: n kulkemisen kalvon läpi, suljetaan, kun kenno on levossa, ja K+: n kanavat ovat vain hieman auki, mikä sallii vain vähän K+: n vuotamista. Lisäksi on olemassa kolmas kanavatyyppi, joka työntää aktiivisesti ylimääräisen Na+: n pois solusta ja ottaa kaikki vuotavat K+ -laitteet takaisin siihen. Tämä tarkoittaa, että hiukan negatiivinen jännite kennon sisällä säilyy, mikä luo lepomembraanipotentiaalin.
Toimintamahdollisuudet
Toimintapotentiaali on tapa, jolla solut välittävät sähköistä tietoa ja tapahtuu vastauksena ärsykkeeseen. Jos lepotilassa oleva solu saa tarpeeksi ärsykettä saadakseen sen sisällä olevan nesteen varauksen jopa -55 mV: iin, kanavat, jotka päästävät Na+: n läpi, avautuvat aiheuttaen paljon Na+: n virtaamista soluun. Tämä nostaa edelleen nesteen varausta sisällä noin +30 mV: iin. Kun neste saavuttaa tämän varauksen, Na+ -kanavat sulkeutuvat ja K+ -kanavat avautuvat kokonaan, jolloin K+ virtaa ulos kennosta. Näiden kanavien avaaminen kestää kauemmin kuin Na+ -kanavat, joten soluneste pysyy positiivisesti varautuneena jonkin aikaa.
Tulenkestävä aika
Kun K+ -kanavat ovat täysin auki, paljon K+: ta virtaa ulos kennosta, jolloin sen sisäinen jännite laskee noin -90 mV: iin. Tätä kutsutaan hyperpolarisaatioksi ja se estää ärsykkeen tulevan takaisin ja vaikuttamasta samaan soluun uudelleen, koska neste on nyt paljon pienemmällä jännitteellä, mikä tarkoittaa, että tarvitaan paljon suurempaa ärsykettä sen palauttamiseksi -55 mV: iin. Tämän jälkeen kanavat, jotka ottavat K+: n ja työntävät Na+: n ulos, alkavat toimia ja lopulta siirtävät solun takaisin lepomembraanipotentiaaliin -70 mV.