SİNİRLERİN UYARILMASI VE İMPULS İLETİMİ
Sinir ve kas gibi uyarılabilen (excitable) dokuların istirahatten (dinlenim durumundan), uyarılmış hale geçmesi aksiyon potansiyelleri ile gerçekleşir. Aksiyon potansiyeli, bir hücre zarının, fiziksel, kimyasal veya elektriksel bir uyaran ile uyarılması ve zarın iki tarafındaki iyon dağılımının değişmesi ile bu uyarının akson boyunca iletilmesidir.
İstirahatte vücudumuzun bütün hücrelerinde hücre zarının iç ve dış yüzü arasında bir elektriksel potansiyel farkı vardır, yani hücre zarı polarize haldedir. Bu elektriksel potansiyel, anyon ve katyonların hücre içi ve dışında farklı konsantrasyonlarda dağılımı ile ortaya çıkar.
Eğer bir mikroelektrot hücre içine daldırılır, diğer bir elektrot ise ekstrasellüler ortamda tutulur ve aradaki potansiyel fark ölçülürse, istirahatte voltmetrede, hücre içinin dışa nazaran negatif bir voltaj taşıdığı görülür. Ölçüm hücre dışından yapılırsa, içe nazaran pozitif bir voltaj okunacaktır. İstirahat membran potansiyeli genel olarak; -10 ila -100mV arasında değişir. Salgı bezleri, eritrositler gibi uyarılamayan hücrelerde düşük (-10; -20mV gibi); sinir hücrelerinde; -70, -90 mV; iskelet kasında -90 mV; kalbin uyarı doğuran hücrelerinde ve düz kaslarda; -60, -65 mV gibi daha yüksek değerlerdedir.
Uyarılabilen hücrelerde istirahat membran potansiyeli ve aksiyon potansiyelinin oluşmasında başlıca sodyum, potasyum klor ve hücre içinden dışarı çıkamayan protein anyonları rol oynar. İstirahatte intrasellüler ortamda K+, hücre dışına nazaran 35 kat fazla olup; konsantrasyon gradientine bağlı olarak sızma kanallarından hücre dışına sızma eğilimindedir. Bu hücreye pozitif yük kaybettirir. Na+ ise, hücre dışında içine nazaran 10 kat fazla olup; elektriksel gradiente de sahiptir. Ancak, etrafındaki hidrat kılıfından dolayı Na+’un, sızma kanallarından hücre içine girmesi K+’a nazaran 100 kat daha zordur. Dolayısı ile hücrenin pozitif yük kazanmasına fazla bir katkısı olmaz. Yine intrasellüler ortamda bulunan ve konsantrasyon gradientine rağmen zardan geçemeyen protein, fosfat ve sulfat gibi anyonlar da hücrede negatif yüklerin birikmesine yol açar. İstirahat membran potansiyeline katkıda bulunan diğer bir faktör, Na-K pompası olup; sızma kanalları ile içeri kaçmış her 3 Na+’u dışarı atarken; dışarı kaçmış 2 K+’u içeri alarak; içerdeki negatif yüklerin dışarıya nazaran birikmesine yol açar. Cl- ise hücre dışında daha yüksek konsantrasyonda olup, sızma kanallarından kolayca geçerek; gerekli durumlarda istirahat membran potansiyelini restore eder. Örneğin istirahat membran potansiyeli normale nazaran daha pozitif yöne kaymış ise, Cl-, konsantrasyon gradientine bağlı olarak hücre içine bir miktar girerek; zar potansiyelini kendi denge potansiyeline yakın bir düzeye çeker. Bu da normal beklenen zar potansiyeli düzeyidir. (bkz. Nernst Potansiyelleri).
