Hipolarisasi

The Hipolarisasi adalah proses biologi di mana ketegangan membran meningkat dan melebihi nilai rehat. Mekanisme ini penting untuk fungsi sel otot, saraf dan deria di dalam tubuh manusia. Ia membolehkan tindakan seperti pergerakan otot atau penglihatan diaktifkan dan dikawal oleh badan.

Apa itu hiperpolarisasi?

Sel-sel di dalam tubuh manusia ditutup oleh selaput. Ia juga dikenali sebagai membran plasma dan terdiri daripada lapisan dua lipid. Ia memisahkan kawasan intraselular, sitoplasma, dari kawasan sekitarnya.

Ketegangan membran sel di dalam tubuh manusia, seperti otot, sel saraf atau sel deria di mata, mempunyai potensi rehat ketika berehat. Ketegangan membran ini timbul dari kenyataan bahawa terdapat cas negatif di dalam sel dan di kawasan ekstraselular, iaitu di luar sel, terdapat cas positif.

Nilai untuk potensi rehat berbeza bergantung pada jenis sel. Sekiranya potensi rehat voltan membran ini dilebihi, hiperpolarisasi membran berlaku. Ini menjadikan voltan membran lebih negatif daripada pada masa rehat, iaitu cas di dalam sel menjadi lebih negatif.

Ini biasanya berlaku selepas pembukaan atau penutupan saluran ion dalam membran. Saluran ion ini adalah saluran kalium, kalsium, klorida dan natrium yang berfungsi dengan cara bergantung pada voltan.

Hiperpolarisasi berlaku disebabkan saluran kalium yang bergantung kepada voltan yang memerlukan masa tertentu untuk ditutup setelah potensi rehat dilebihi. Mereka mengangkut ion kalium bermuatan positif ke kawasan ekstraselular. Ini secara ringkas membawa kepada cas yang lebih negatif di dalam sel, iaitu hiperpolarisasi.

Fungsi & tugas

Hiperpolarisasi membran sel adalah sebahagian daripada potensi tindakan yang disebut. Ini terdiri daripada pelbagai peringkat. Tahap pertama adalah melebihi potensi ambang membran sel, diikuti dengan depolarisasi, terdapat muatan yang lebih positif di dalam sel. Ini kemudian membawa kepada repolarisasi, yang bermaksud bahawa potensi rehat tercapai lagi. Kemudian hiperpolarisasi berlaku sebelum sel mencapai potensi rehat lagi.

Proses ini digunakan untuk menyampaikan isyarat. Sel saraf membentuk potensi tindakan di kawasan gundukan akson setelah mereka menerima isyarat. Ini kemudian diteruskan di sepanjang akson dalam bentuk potensi tindakan.

Sinaps dari sel-sel saraf kemudian menghantar isyarat ke sel saraf seterusnya dalam bentuk neurotransmitter. Ini boleh mempunyai kesan pengaktifan atau juga kesan penghambatan. Prosesnya penting dalam penghantaran isyarat, misalnya di otak.

Melihat dilakukan dengan cara yang serupa. Sel-sel di mata, yang disebut batang dan kerucut, menerima isyarat dari rangsangan cahaya luaran. Ini membawa kepada pembentukan potensi tindakan dan rangsangan diteruskan ke otak. Menariknya, perkembangan rangsangan tidak berlaku melalui depolarisasi, seperti halnya sel saraf lain.

Pada posisi istirahat, sel saraf mempunyai potensi membran -65mV, sedangkan sel visual mempunyai potensi membran -40mV pada potensi istirahat. Mereka mempunyai potensi membran yang lebih positif daripada sel saraf walaupun mereka dalam keadaan rehat. Dalam sel visual, rangsangan dikembangkan melalui hiperpolarisasi. Akibatnya, sel visual melepaskan lebih sedikit neurotransmitter dan sel saraf hilir dapat menentukan intensiti isyarat cahaya berdasarkan pengurangan neurotransmitter. Isyarat ini kemudian diproses dan dinilai di otak.

Hiperpolarisasi mencetuskan potensi postsynaptic penghambatan (IPSP) dalam kes penglihatan atau pada neuron tertentu. Sebaliknya, neuron sering mengaktifkan potensi postynaptic (APSP).

Fungsi penting lain dari hiperpolarisasi adalah bahawa ia menghalang sel daripada mencetuskan semula potensi tindakan terlalu cepat berdasarkan isyarat lain. Oleh itu, ia secara sementara menghalang penghasilan rangsangan dalam sel saraf.

Penyakit & penyakit

Sel jantung dan otot mempunyai saluran HCN. HCN bermaksud saluran kation nukleotida berpasangan hiperpolarisasi yang diaktifkan. Ini adalah saluran kation yang diatur oleh hiperpolarisasi sel. 4 bentuk saluran HCN ini diketahui pada manusia. Mereka disebut sebagai HCN-1 hingga HCN-4. Mereka terlibat dalam pengaturan irama jantung dan dalam aktiviti mengaktifkan sel saraf secara spontan. Pada neuron, mereka mengatasi hiperpolarisasi sehingga sel dapat mencapai potensi rehat dengan lebih cepat. Oleh itu, mereka memendekkan tempoh tahan api yang disebut, yang menggambarkan fasa selepas depolarisasi. Di sel-sel jantung, sebaliknya, mereka mengatur depolarisasi diastolik, yang dihasilkan di simpul sinus jantung.

Dalam kajian dengan tikus, kehilangan HCN-1 telah terbukti menyebabkan kecacatan pergerakan motor. Ketiadaan HCN-2 membawa kepada kerosakan saraf dan jantung dan kehilangan HCN-4 menyebabkan kematian haiwan. Telah dikhabarkan bahawa saluran ini mungkin berkaitan dengan epilepsi pada manusia.

Selain itu, mutasi dalam bentuk HCN-4 diketahui yang menyebabkan aritmia jantung pada manusia. Ini bermaksud bahawa mutasi saluran HCN-4 tertentu boleh menyebabkan gangguan pada irama jantung.Oleh itu, saluran HCN juga menjadi sasaran terapi perubatan untuk aritmia jantung, tetapi juga untuk kecacatan neurologi di mana hiperpolarisasi neuron berlangsung terlalu lama.

Pesakit dengan aritmia jantung yang dapat dikesan kembali ke kerosakan saluran HCN-4 dirawat dengan perencat tertentu. Walau bagaimanapun, harus dinyatakan bahawa kebanyakan terapi yang berkaitan dengan saluran HCN masih dalam peringkat eksperimen dan oleh itu belum dapat diakses oleh manusia.