Membran Potansiyeli
Vücuttaki tüm hücrelerin membranları, üzerlerinde elektrik yükü depolayacak özelliktedir. Hücrelerin normal işlevlerini yerine getirebilmesi için bu yük belirli değerlerde olmalıdır. Membran üzerinde oluşan bu elektriksel yüke membran potansiyeli adı verilir. Membran potansiyeli, hücre membranının nötr olmadığını gösterir. Bu durumda hücre içi negatif, dışı ise pozitif elektrik yüklü veya için pozitif dışı da negatif yüklüdür. Hücrenin o andaki elektriksel durumu (yani membran potansiyeli), membranın iç yüzündeki elektriksel durum ile adlandırılır. Membranın iç yüzü negatif elektrik yüklüyse membran potansiyeli negatif olur. Membranın iç yüzü artı elektrik yüklüyse membran potansiyeli artı olarak adlandırılır.
Membran Potansiyellerinin Kaynağı: Membranın elektrikle yüklenmesini sağlayan (+) veya (-) yüklü iyonlardır. Örneğin; Na (+) yüklü, K (+) yüklü, Ca+2 (+) yüklü ve Cl (-) yüklü iyonlardır. Benzer şekilde hücre ve dışında birçok elektriksel yüke sahip pek çok iyon bulunur. Membranın bir tarafının diğer tarafına göre negatif veya pozitif elektrikle yüklü olması, her iki tarafta bulunan iyonların dağılımına bağlıdır. Örneğin; hücre içindeki (+) yüklü iyonların oranı hücre dışına göre daha fazla ise hücre içi (membran potansyeli) pozitif olur.
İyonların Membranının İki Tarafında Farklı Dağılmasının Nedenleri: Hücrenin içinde ve dışında tüm iyonlar eşit bir biçimde dağılmış olsaydı, membran potansiyeli meydana gelmeyecekti. Farklı yüklere sahip iyonlar hücre içinde ve dışında farklı oranlarda bulunur çünkü membranlar değişik iyonlara karşı seçici geçirgen özellik gösterir. Difüzyon, osmoz ve aktif taşıma gibi mekanizmalarla iyonlar ve diğer maddeler hücrenin işlevlerini sağlamak amacıyla sürekli olarak hareket eder. Bu etkilerin sonucunda hücre içi ve dışında (-) veya (+) yüklü maddeler daima farklı konsantrasyonlarda bulunur. Böylece membran potansiyeli ortaya çıkar.
Uyarılabilen Dokular
Sinir sistemi ve kaslarda bulunan hücreler elektriksel özellikleriyle diğer tüm vücut hücrelerinden farklılık gösterir. Bu dokulara uyarılabilen dokular denir. Tüm hücrelerde bulunan membranın elektriksel aktivitesi (membranın potansiyeli), sinir hücresi ve kas hücresinde doğrudan hücrenin işlevini etkiler. Membran potansiyeli sinir ve kas gibi hücrelerde, hücrenin durumuna göre farklı isimler alır. Uyarılabilen bir doku hücresi uyarılmadığı zaman istirahat konumundadır ve membran potansiyeli (-) değerdedir. Uyarıldığı zaman aktif durumdadır ve membran potansiyeli (+) değerdedir.
İstirahat Membran Potansiyeli
Sinir ve kas gibi uyarılabilen dokular uyarılmadıkları zaman (istirahat durumunda) hücre içi ve dışındaki iyonların artık membran potansiyeli değişimine neden olmadıkları bir denge durumuna gelirler. Bu denge durumuna istirahat membran potansiyeli adı verilir. İstirahat membran potansiyeli kas hücresi için -90 mV iken sinir hücresi için bu değer -70 mV civarındadır. İstirahat membran potansiyelinin (-) olarak ortaya çıkmasında en önemli rolü oynayan iki faktör vardır:
1-) Hücre uyarılmadığı zaman membrandan K+ geçişine sızmasına izin veren K+ sızma kanalları
2-) Hücre hangi konumda olursa olsun sürekli çalışan Na+ – K+pompası
Aksiyon Potasiyeli
Sinir ve kas gibi uyarılabilen dokularda, hücrenin uyarılması ile sonuçlanan ani elekriksel değişikliğe aksiyon potansiyeli adı verilir. Bir nöronun uyarılmasıyla nöron aktif hale gelerek kendine ait işlevi yerine getirir. Bir kas hücresinin uyarılması, gerekli değişikliklerin oluşmasıyla kasılma sonuçlanır.
Aksiyon Potansiyelinin Oluşumu: Aksiyon potansiyeli oluşumda en önemli rol Na+ kanallarına aittir. Genellikle Na+ kanallarına uygun bir maddenin bağlanması ile açılan kanallardanhücre içine Na+ girmeye başlar. Hücre içinde voltajın yükselmesi, daha fazla Na+ kanalının açılmasına neden olur. Yeteri kadar Na+ iyonunun içeri girmesi, Eşik değerinin aşılmasına neden olur ve hücre içinde patlama tarzında bir voltaj artışı meydana gelir. Bu aksiyon potansiyeli olarak isimlendirilir. Daha sonra K+ kanallarının açılmasıyla hücre dışına K+ çıkışı başlar. Na+ – K+ pompasının da etkisiyle hücre istirahat konumuna geri döner.
Hep veya Hiç Kuralı
Eşik değerin aşılmasına neden olan uyarı her zaman bir aksiyon potansiyeli oluşumuna neden olur. (Eşik değerinin aşılması: Hep)
Eşik değeri aşmayacak kadar zayıf uyaranlar hiçbir zaman aksiyon potansiyeli oluşturamaz. ( Eşik değerinin aşılamaması: Hiç)