Hiperpolarisasi

Itu Hiperpolarisasi adalah proses biologis di mana tegangan membran meningkat dan melebihi nilai istirahat. Mekanisme ini penting untuk fungsi otot, saraf, dan sel sensorik dalam tubuh manusia. Ini memungkinkan tindakan seperti gerakan otot atau penglihatan untuk diaktifkan dan dikendalikan oleh tubuh.

Apa itu hiperpolarisasi?

Sel-sel dalam tubuh manusia dibungkus oleh sebuah membran. Ia juga dikenal sebagai membran plasma dan terdiri dari lapisan ganda lipid. Ini memisahkan area intraseluler, sitoplasma, dari area sekitarnya.

Ketegangan membran sel tubuh manusia, seperti otot, saraf, atau sel sensorik di mata, memiliki potensi istirahat saat istirahat. Ketegangan membran ini muncul dari fakta bahwa ada muatan negatif di dalam sel dan di daerah ekstraseluler, yaitu. di luar sel, ada muatan positif.

Nilai untuk potensi istirahat berbeda-beda, bergantung pada jenis sel. Jika potensial istirahat dari tegangan membran ini terlampaui, terjadi hiperpolarisasi membran. Ini membuat tegangan membran lebih negatif daripada potensial istirahat, mis. muatan di dalam sel menjadi lebih negatif.

Ini biasanya terjadi setelah pembukaan atau penutupan saluran ion di membran. Saluran ion ini adalah saluran kalium, kalsium, klorida dan natrium yang berfungsi dengan cara yang bergantung pada tegangan.

Hiperpolarisasi terjadi karena saluran kalium yang bergantung pada voltase, yang membutuhkan waktu tertentu untuk menutup setelah potensi istirahat terlampaui. Mereka mengangkut ion kalium yang bermuatan positif ke area ekstraseluler. Ini secara singkat mengarah ke muatan yang lebih negatif di dalam sel, hiperpolarisasi.

Fungsi & tugas

Hiperpolarisasi membran sel adalah bagian yang disebut potensial aksi. Ini terdiri dari tahapan yang berbeda. Tahap pertama adalah pelampauan potensi ambang batas membran sel, diikuti depolarisasi, terdapat muatan yang lebih positif di dalam sel. Ini kemudian mengarah pada repolarisasi, yang berarti bahwa potensi istirahat tercapai lagi. Kemudian hiperpolarisasi terjadi sebelum sel mencapai potensi istirahat lagi.

Proses ini digunakan untuk menyampaikan sinyal. Sel saraf membentuk potensial aksi di area gundukan akson setelah mereka menerima sinyal. Ini kemudian diteruskan di sepanjang akson dalam bentuk potensial aksi.

Sinapsis sel saraf kemudian mengirimkan sinyal ke sel saraf berikutnya dalam bentuk neurotransmiter. Ini dapat memiliki efek pengaktifan atau memiliki efek penghambat. Proses tersebut penting dalam transmisi sinyal, misalnya di otak.

Melihat dilakukan dengan cara serupa. Sel di mata, yang disebut sel batang dan kerucut, menerima sinyal dari rangsangan cahaya eksternal. Ini mengarah pada pembentukan potensial aksi dan rangsangan diteruskan ke otak. Menariknya, perkembangan stimulus tidak terjadi melalui depolarisasi, seperti halnya sel saraf lainnya.

Dalam posisi istirahatnya, sel saraf memiliki potensial membran -65mV, sedangkan sel visual memiliki potensial membran -40mV pada potensial istirahat. Ini berarti mereka sudah memiliki potensi membran yang lebih positif daripada sel saraf saat mereka istirahat. Dalam kasus sel visual, rangsangan berkembang melalui hiperpolarisasi. Akibatnya, sel visual melepaskan lebih sedikit neurotransmiter dan sel saraf hilir dapat menentukan intensitas sinyal cahaya berdasarkan pengurangan neurotransmiter. Sinyal ini kemudian diproses dan dievaluasi di otak.

Hiperpolarisasi memicu inhibitor postsynaptic potential (IPSP) dalam kasus penglihatan atau neuron tertentu. Sebaliknya, neuron sering mengaktifkan potensi postsynaptic (APSP).

Fungsi penting lain dari hiperpolarisasi adalah mencegah sel memicu kembali potensial aksi terlalu cepat berdasarkan sinyal lain. Jadi untuk sementara menghambat generasi rangsangan di sel saraf.

Penyakit & penyakit

Sel jantung dan otot memiliki saluran HCN. HCN adalah singkatan dari hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated cation channel. Ini adalah saluran kation yang diatur oleh hiperpolarisasi sel. 4 bentuk saluran HCN ini dikenal pada manusia. Mereka disebut sebagai HCN-1 sampai HCN-4. Mereka terlibat dalam pengaturan ritme jantung dan dalam aktivitas sel saraf yang secara spontan mengaktifkan. Dalam neuron, mereka melawan hiperpolarisasi sehingga sel dapat mencapai potensi istirahat lebih cepat. Jadi mereka mempersingkat apa yang disebut periode refraktori, yang menggambarkan fase setelah depolarisasi. Namun, dalam sel jantung, mereka mengatur depolarisasi diastolik, yang dihasilkan di simpul sinus jantung.

Dalam penelitian dengan tikus, hilangnya HCN-1 telah terbukti menyebabkan cacat gerakan motorik. Tidak adanya HCN-2 menyebabkan kerusakan saraf dan jantung dan hilangnya HCN-4 menyebabkan kematian hewan. Telah berspekulasi bahwa saluran ini mungkin terkait dengan epilepsi pada manusia.

Selain itu, mutasi dalam bentuk HCN-4 diketahui menyebabkan aritmia jantung pada manusia. Artinya, mutasi tertentu pada saluran HCN-4 dapat menyebabkan gangguan pada irama jantung.Oleh karena itu, saluran HCN juga menjadi target terapi medis untuk aritmia jantung, tetapi juga untuk defek neurologis di mana hiperpolarisasi neuron berlangsung terlalu lama.

Pasien dengan aritmia jantung yang dapat ditelusuri kembali ke kerusakan saluran HCN-4 diobati dengan inhibitor spesifik. Namun, harus disebutkan bahwa sebagian besar terapi yang berkaitan dengan saluran HCN masih dalam tahap percobaan dan oleh karena itu belum dapat diakses oleh manusia.