Hiperpolarizarea este un proces biologic în care tensiunea membranei crește și depășește valoarea de repaus. Acest mecanism este important pentru funcția mușchilor, nervilor, precum și a celulelor senzoriale din corpul uman. Prin intermediul acestuia, acțiuni precum mișcarea sau viziunea musculară pot fi activate și controlate de corp.
Ce este hiperpolarizarea?
Hiperpolarizarea este un proces biologic în care tensiunea membranei crește și depășește valoarea de repaus. Acest mecanism este important pentru funcția mușchilor, nervilor, precum și a celulelor senzoriale din corpul uman. Celulele din corpul uman sunt închise de o membrană. Se mai numește membrană plasmatică și constă dintr-un strat strat lipidic. Se separă zona intracelulară, citoplasma, de zona înconjurătoare. Tensiunea membranară a celulelor din corpul uman, cum ar fi celulele musculare, celulele nervoase sau celulele senzoriale din ochi, au un potențial de odihnă în starea de repaus. Această tensiune a membranei este cauzată de faptul că există o sarcină negativă în interiorul celulei și o sarcină pozitivă în zona extracelulară, adică în afara celulelor. Valoarea potențialului de odihnă variază în funcție de tipul celulei. Dacă acest potențial de repaus al tensiunii membranei este depășit, apare hiperpolarizarea membranei. Ca urmare, tensiunea membranei devine mai negativă decât în timpul potențialului de repaus, adică sarcina din interiorul celulei devine și mai negativă. Acest lucru apare de obicei după deschiderea sau chiar închiderea canalelor ionice din membrană. Aceste canale ionice sunt potasiu, calciu, clorură , și sodiu canale, care funcționează într-o manieră dependentă de tensiune. Hiperpolarizarea are loc din cauza tensiunii potasiu canale care durează să se închidă după ce potențialul de odihnă este depășit. Ei transportă încărcații pozitivi potasiu ioni în regiunea extracelulară. Acest lucru are ca rezultat pe scurt o încărcare mai negativă în interiorul celulei, hiperpolarizarea.
Funcția și sarcina
Hiperpolarizarea membrana celulara face parte din așa-numitul potențial de acțiune. Aceasta constă în mai multe etape. Prima etapă este trecerea potențialului prag al membrana celulara, urmată de depolarizare, există o sarcină mai pozitivă în interiorul celulei. Aceasta este urmată de repolarizare, ceea ce înseamnă că potențialul de odihnă este atins din nou. Aceasta este urmată de hiperpolarizare înainte ca celula să atingă din nou potențialul de repaus. Acest proces servește la transmiterea semnalelor. Celulele nervoase formează potențiale de acțiune în axon regiunea dealului după ce a primit un semnal. Aceasta este apoi transmisă de-a lungul axon sub forma potențialelor de acțiune. sinapselor a celulelor nervoase transmite apoi semnalul către următorul celula nervoasa sub formă de neurotransmițători. Acestea pot avea un efect activator sau inhibitor. Procesul este esențial în transmiterea semnalelor în creier, de exemplu. Viziunea apare, de asemenea, într-un mod similar. Celulele din ochi, așa-numitele tije și conuri, primesc semnalul de la stimulul luminii externe. Acest lucru are ca rezultat formarea potențial de acțiune iar stimulul este apoi transmis către creier. Interesant este că aici dezvoltarea stimulului nu are loc prin depolarizare ca în alte celule nervoase. Celulele nervoase au un potențial de membrană de -65mV în poziția lor de repaus, în timp ce fotoreceptorii au un potențial de membrană de -40mV la un potențial de repaus. Astfel, ei au deja un potențial de membrană mai pozitiv decât celulele nervoase în starea lor de repaus. În celulele fotoreceptoare, dezvoltarea stimulului are loc prin hiperpolarizare. Ca rezultat, fotoreceptorii eliberează mai puțin neurotransmițător iar neuronii din aval pot determina intensitatea semnalului luminos pe baza reducerii neurotransmițătorului. Acest semnal este apoi procesat și evaluat în creier. Hiperpolarizarea declanșează un potențial postsinaptic inhibitor (IPSP) în cazul vederii sau al anumitor neuroni. Pe de altă parte, în cazul neuronilor, acesta activează adesea potențialele postsinaptice
(APSP). O altă funcție importantă a hiperpolarizării este aceea că împiedică celula să declanșeze din nou un potențial de acțiune prea repede din cauza altor semnale. Astfel, inhibă temporar formarea stimulului în celula nervoasa.
Boli și tulburări
inimă iar celulele musculare au canale HCN. HCN reprezintă canalele cationice ciclice activate de nucleotide ciclice activate prin hiperpolarizare. Sunt canale cationice reglementate de hiperpolarizarea celulei. La om sunt cunoscute 4 forme ale acestor canale HCN. Acestea sunt denumite HCN-1 până la HCN-4. Sunt implicați în reglarea ritmului cardiac, precum și în activitatea de activare spontană a neuronilor. În neuroni, aceștia contracarează hiperpolarizarea, astfel încât celula să poată ajunge mai repede la punctul de repaus. Acestea scurtează așa-numita perioadă refractară, care descrie faza după depolarizare. În inimă celulele, pe de altă parte, reglează depolarizarea diastolică, care este generată la nivelul nodul sinusal din inimă. În studiile efectuate pe șoareci, s-a demonstrat că pierderea HCN-1 produce un defect al mișcărilor motorii. Absența HCN-2 duce la leziuni neuronale și cardiace, iar pierderea HCN-4 provoacă moartea animalelor. Se speculează că aceste canale pot fi asociate cu epilepsie în oameni. În plus, se știe că provoacă mutații în forma HCN-4 aritmie cardiaca în oameni. Aceasta înseamnă că anumite mutații ale canalului HCN-4 pot conduce la aritmie cardiaca. Prin urmare, canalele HCN sunt, de asemenea, ținta terapiilor medicale pentru aritmii cardiace, dar și pentru defectele neurologice în care hiperpolarizarea neuronilor durează prea mult. Pacienții cu aritmii cardiace datorită disfuncției canalului HCN-4 sunt tratați cu inhibitori specifici. Cu toate acestea, trebuie menționat faptul că majoritatea terapiilor referitoare la canalele HCN sunt încă în stadiul experimental și, prin urmare, nu sunt încă accesibile oamenilor.
