Tengerből jöttünk és tengervízből vagyunk: a membránfeszültség kialakulása az idegsejtekben.
Kicsit el kell merüljünk abban is, hogy pontosan mik az ionáramok és a feszültségek, amelyek a sejthártyán folynak és kialakulnak, majd összegződnek. Tengerből jöttünk (az ősóceánban alakultak ki az első sejtek) és tengervízből vagyunk. Testünk sejtjeiben a Na+, K+, Ca2+ és Cl- ionok hasonló sűrűségben (koncentráció) találhatók meg, mint az ősóceánban, hiszen az első óriásmolekulák (makromolekulák) a fehérjék és a nukleinsavak ott alakultak ki és megfelelő működésükhöz ezekre az ionokra van szükségük megfelelő koncentrációban.
Szerintem az egész #agyséta során ez a legnehezebben megérthető rész, a többi könnyebb lesz, ígérem! A dolgot el lehet mesélni egyszerűen, de akkor nem megérteni, hanem legfeljebb megtanulni lehet mi, hogy van. Ezért elmesélem hosszabban is, az alapoktól.
Egyszerűen mesélve:
No és innen csak a bátrak kövessenek…
Alaposan, keményen:
Szervezetünk sejtjeiben elsősorban nátrium (Na+), kálium (K+) és kisebb mértékben kalcium (Ca2+) valamint Mg2+ ionok hordozzák a pozitív töltéseket. A negatív töltéseket praktikusan egyfajta ion, a kloridion (Cl-) hordozza. Illetve a fehérjék jelentős része is negatív töltésű. Nem véletlen, hogy szervezetünknek hihetetlenül fontos a NaCl, a konyhasó, hiszen sejtünk oldatait nagyrészt ez alkotja. Az izotóniás sportitalok az izzadás során elvesztett sókat pótolják, ezek hiányában idegeink és izmaink rosszul működnek, amiről kellemetlen görcsök vagy a fejfájás formájában szerzünk tudomást.
Ionos (töltéssel rendelkező) oldatokban bonyolult a molekulák mozgása. Amikor egy töményebb sóoldat hígabbal találkozik a molekulák elkezdenek rohanni az „üres asztalok” felé. Ámde a különböző ionok más sebességgel tudnak mozogni, mivel eltérő súlyúak és méretűek. A könnyebb és kisebb gyorsabban mozog, gyorsabban diffundál. Viszont mivel elektromos töltéssel rendelkeznek ezért hiába gyorsabbak mondjuk a pozitív ionok, nem tudnak előre szaladni, mert az elektromos vonzóerő hozzájuk köti a lomhább negatív ionokat, azaz ilyen esetben hiába hajtja az ionokat a koncentráció különbség nem válnak el egymástól, mivel a lomhábbakat nem csak a koncentrációkülönbség hajtja előre, hanem az előre szaladt ellentétes töltésű ionok elektromos vonzása is.
De a helyzet lehet még ennél bonyolultabb, és a sejtekben lesz is. A sejthártya alapját szigetelő zsírokból álló hártya alkotja, melybe különböző szerkezetű és funkciójú fehérjék épülnek be. Szerepük, hogy a sejt a környezetéből felvehessen kisebb méretű tápanyag molekulákat, illetve leadhasson kisebb méretű salakanyag molekulákat vagy a működéséhez szükséges anyagokat válasszon ki környezetébe, de mindeközben megőrizze a számára fontos anyagokat és kizárja a nem kívántakat. A sejthártyán kicsi nyílásokat létrehozó fehérjék szerepe, hogy válogassanak abban mit engednek át és mit nem. A sejt számára fontos anyagokat: cukrokat, ionokat, működéséhez szükséges fehérjéket és vizet a sejthártya bent tartja a sejten belül. Az ilyen hártyát félig átaeresztő hártyának nevezik és sok érdekes tulajdonsága van (lásd pl. ozmózis).
Mindennek az lesz a következménye, hogy a sejthártya nem lesz egyformán átjárható a különböző anyagok számára. Bizonyos ionok és molekulák eltérő sebességgel, vagy egyáltalán nem tudnak átmenni a sejthártyán. Ennek következtében alakul ki feszültségkülönbség a sejthártya két oldala között. A Gibbs-Donnan hatás magyarázza meg mi is történik.
Hogy mi is történik világítsuk meg egy hasonlattal. Tegyük fel, hogy egy koncerten a VIP belépővel rendelkező párokon kívül azok a lányok is ingyen bemehetnek a kerítéssel elválaszott VIP területre, akiknek aznap születésnapja van. Amikor elkezdődik a koncert, akkor az érkező párok egyenletesen kitöltik a nézőteret, a fiúk és a lányok nem különülnek el. Egyre nagyobb lesz a tömeg. A VIP belépővel rendelkező párok gyorsan bemennek a VIP területre, mert ott nincs tömeg (hajtja őket a koncentráció különbség). De egy idő után a születésnapos lányok is bemennek oda, mert nagy a nyüzsgés. Viszont ők nem akarnak szívük választottjától (akit nem engedtek be, számukra nem átjárható a határ) messzire kerülni (elektromos vonzóerő), ezért ők a VIP terület kerítésének belső oldalán fognak állni, velük szemben, a kerítés külső oldalán pedig felhalmozódnak az őket kísérő fiúk. Ha megnézzük a koncerttermet mindenhol fiú lány párokat fogunk találni (A VIP területen belül is meg kívül is), kivéve a kerítés mentén, ahol belül a lányok, kívül a fiúk fognak felhalmozódni és kialakítanak egy fiú-lány kettős réteget (a nemek feszültség különbségét).
Hogy ebből hogyan lesz jelátvitel azt a következő alkalommal beszéljük meg.
Kérdés?