Jak vznikne?
Když vzniká klidový membránový potenciál (KMP), hlavní roli hrají ionty. Pro každý iont je typické, jestli se nachází spíš ve vnitřním nebo vnějším prostředí, kde převažuje. Na obrázku jsme se to pokusili zřetelně zobrazit. Vidíme, že draselné ionty jsou hlavně uvnitř buňky. Taky uvnitř buňky jsou záporně nabité molekuly, které ale na rozdíl od draslíku nemůžou procházet přes membránu buňky (nebo jen částečně). Třeba kvůli tomu, že jsou moc velké. Sodné a chloridové ionty naopak budou zůstávat především mimo buňku v extracelulárním prostředí.
1) Různým rozložením iontů – v buňce a mimo buňku
2) Sodno-draselnou pumpou, která udržuje proudění iontů skrz membránu (dynamickou rovnováhu), a tím pádem nedojde k ustálení rovnováhy poze z hlediska koncentrace
3) Různá propustnost membrány pro různé ionty – některé jednoduše pouští víc a některé míň. Asi má své oblíbence.
Co je to sodno – draselná pumpa?
To je strašně důležitá struktura, která se nachází prakticky ve všech buňkách lidského těla. Je to transportér (nebo spíš výměník), protože vyměňuje 3 sodné ionty (Na+) za 2 ionty draselné (K+). Ale jelikož obvykle nikdo neudělá nic zadarmo, musíme si za tuto výměnu zaplatit a v těle je nejlepší platidlo ATP – adenosintrifosfát. Jakmile dodáme ATP (energii, platidlo), proběhne výměna sodných iontů směřovaná ven z buňky a draselných iontů směrem do buňky. Což, když se nad tím pozastavíte, dává smysl. Pumpujeme ionty do místa, kde přirozeně převažují. Sodné ionty v extracelulárním prostředí a draselné v intracelulárním prostředí.
Poznámka: Tímto způsobem udržujeme vysokou koncentraci K+ uvnitř buňky a vysokou koncentraci Na+ vně, proti jejich koncentračním gradientům – proto potřebujeme ATP.
Podrobněji!
ATP použijeme jako platidlo na aktivaci sodíkových iontů, ty se přitisknou k přenašeči a změní jeho konformační strukturu, na základě toho se ty sodíkové ionty přesunou do extracelulárního prostředí. Naopak potom draslíkové ionty se nalepí zase na výměník, který je už konformačně změněný, a zase vytvoří komplex draslík (K+) -výměník, stejně jako předtím sodík (Na+) -výměník. A projde do intracelulárního prostředí (do buňky).
Co je to elektrostatický a koncentrační gradient?
Když řekneme, že jde nějaký iont po koncentračním gradientu, znamená to, že jde z místa o vyšší koncentraci na místo o nižší koncentraci. Není k tomu potřeba energie, přirozeně se sám posouvá, aby se snažil vyrovnat koncentrace na obou stranách a nikdo nikde nebyl navíc (difuze).
Naopak elektrický (elektrostatický) gradient souvisí s nábojem (např. záporný náboj v buňce láká kladné ionty dovnitř). Pokud chceme iont převádět z místa o nižší koncentraci do místa o vyšší koncentraci (tedy proti koncentračnímu gradientu), bývá potřeba energie (ATP).
V souhrnu, když se elektrostatický gradient iontu například (K+), rovná koncentračnímu gradientu iontu (K+), dojde k ekvilibriu – rovnováze. Takže se K uvnitř buňky = K mimo buňku?
Poznámka: Přesněji řečeno, výsledkem je tok nulový. V praxi to popisuje Nernstova rovnice a rovnovážný (Nernstův) potenciál pro daný iont. Ale na základní úrovni můžeme mluvit o tom, že se síly vyrovnají a iont už „nemá důvod“ migrovat víc jedním směrem
