איך נוצר מתח הממברנה?

לקרום התא (ממברנה) יש מתח חשמלי. המתח הזה חיוני לצורך תהליכיים תאיים וגופניים רבים, כמו הולכה עצבית, פעילות השריר, הפרשת הורמונים ועוד והוא נוצר בעקבות מפלי ריכוזים של יונים כמו נתרן, אשלגן וסידן בין שני צדי הקרום. הסרטון שלפנינו מתאר איך נוצר המתח הזה.

הסרטון הופק על ידי Alila Medical Media

מתח הממברנה חיוני לקיומם של תהליכים רבים בתא ובגוף, כגון הולכה עצבית, הפרשת הורמונים, ויסות קצב הלב והתכווצות השריר. הוא נוצר על ידי מפל ריכוזים של נתרן ואשלגן משני צדי הקרום, כך שמחוץ לתא יש ריכוז גבוה של נתרן ובתוכו ריכוז גבוה של אשלגן. מה שגורם להפרשי הריכוזים הללו היא משאבת הנתרן/אשלגן, שמוציאה מהתא שלושה יוני נתרן ומכניסה אליו שני יוני אשלגן בעזרת אנרגיה שהיא משיגה ממולקולות ATP.

מפל הריכוזים משמש בין השאר כדי להכניס לתא גלוקוז (שמאפשר את יצירת ה-ATP, שבתורו מפעיל בין השאר את המשאבה) בעזרת משחלף הנתרן/גלוקוז. המשחלף קושר שני יוני נתרן ומולקולת גלוקוז ומעביר אותם לצד השני. כך הופך מפל הריכוזים למקור אנרגיה להובלת הגלוקוז, שכן הגלוקוז לא היה מסוגל לעבור את הממברנה בכוחות עצמו בשל היותו מולקולה גדולה והידרופילית (אוהבת מים).

רכיב נוסף שמכתיב את מתח הממברנה הוא התעלות היוניות. תעלות יוניות הן מבנים חלבוניים שיוצרים בממברנה מנהרות שבהן אפשר להוליך יונים בצורה סלקטיבית ומבוקרת. תעלות אשלגן בקרום התא נשארות פתוחות כל הזמן ויוצרות דליפה חד-כיוונית מתמדת של יוני אשלגן מהתא החוצה. הדליפה הזו מכתיבה את מטען הממברנה וגורמת לה להיות שלילית בהתאם למתח המנוחה השלילי מעט של האשלגן (המתח שבו אין העדפה לכיוון תנועת האשלגן).