Biofyzika

4.2.1 Klidový membránový potenciál buňky

Ion, který přechází přes membránu, přenáší náboj. Protože ion s opačným nábojem membrána nepropouští, fázové rozhraní (vnitřek buňky a její bezprostřední vnější okolí) se postupně polarizuje. Polarizace zastaví další transport iontů v okamžiku ustanovení rovnováhy mezi ionty s kladným a záporným nábojem. Membránový potenciálový rozdíl je tu dán poměrem aktivit iontu, který přechází nebo je transportován přes fázové rozhraní, v jedné (vnitřek buňky) a druhé (vnější okolí buňky) fázi. 
Pokud vyjdeme z maximálně zjednodušujícího předpokladu, že buněčná membrána je propustná pro jeden druh iontu (i-tý iont), a že v rovnovážném stavu platí rovnost elektrochemických potenciálů , kde horní index in značí uvnitř a ex značí vně buňky, pak membránový potenciálový rozdíl Δφmem je rozdíl elektrického náboje  uvnitř a vně buňky a platí



Tento membránový potenciál se někdy nazývá Donnanův potenciál. Membrána nervové buňky je v klidovém stavu podstatně propustnější pro draselné kationty než pro ostatní ionty přítomné v intracelulárním a extracelulárním prostředí. Propustnost pro ionty K+ je například 40-krát vyšší než pro ionty Na+. V první aproximaci lze tedy příspěvek ostatních iontů ke klidovému potenciálu nervové buňky zanedbat a uvažovat tento klidový potenciál jako potenciální rozdíl Δφmem, kde i-té ionty jsou ionty K+. Víme, že díky aktivnímu transportu je uvnitř buňky koncentrace draselných iontů zhruba 35-krát vyšší než vně buňky. Jestliže aktivity ai nahradíme koncentracemi, obdržíme pro napětí U mezi vnitřním a vnějším povrchem membrány



protože pro univalentní ionty K+ je z = 1. Po dosazení příslušných konstant a poměru koncentrací vně a uvnitř 1/35 obdržíme hodnotu membránového potenciálu -94 mV. Vnitřek buňky je oproti vnějšku záporný. Vypočtená hodnota je skutečně blízká naměřenému potenciálnímu rozdílu, takže klidový potenciál buňky lze skutečně zhruba považovat za membránový potenciálový rozdíl pro ionty K+. Současná technika umožňuje tyto membránové potenciální rozdíly měřit pomocí mikroelektrod. Jsou to skleněné kapiláry, vytažené tak, aby průměr jejich hrotu byl okolo 1 μm, naplněné nasyceným roztokem chloridu draselného.
 
 
Předchozí
Následující
Operace
Prohlédnout vše