Η βασική διαφορά μεταξύ δυναμικού μεμβράνης και δυναμικού ισορροπίας είναι ότι το δυναμικό μεμβράνης είναι η διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού μεταξύ του εξωτερικού και του εσωτερικού της πλασματικής μεμβράνης ενός κυττάρου, ενώ το δυναμικό ισορροπίας είναι το δυναμικό της μεμβράνης που απαιτείται για την παραγωγή ηλεκτροχημικής ισορροπίας.
Διαφορετικές ουσίες, ιδιαίτερα ιόντα και θρεπτικά συστατικά, εισέρχονται και εξέρχονται από το κύτταρο μέσω της κυτταρικής μεμβράνης. Προκειμένου να ληφθούν ιόντα και θρεπτικά συστατικά μέσα στο κύτταρο, τα κύτταρα δημιουργούν και διατηρούν ένα δυναμικό μεμβράνης κατά μήκος της πλασματικής μεμβράνης. Το δυναμικό της μεμβράνης είναι η διαφορά τάσης ή ηλεκτρικού δυναμικού μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού του στοιχείου. Λειτουργεί ως δύναμη για να διευκολύνει την κίνηση των ιόντων παθητικά προς μία κατεύθυνση. Ωστόσο, το δυναμικό ισορροπίας περιορίζει την κίνηση των ιόντων κατά μήκος της μεμβράνης. Είναι το δυναμικό της μεμβράνης στο οποίο η καθαρή ροή είναι μηδέν κατά μήκος της μεμβράνης. Επομένως, στο δυναμικό ισορροπίας, τα ιόντα δεν μετακινούνται μέσα ή έξω από το κύτταρο.
Τι είναι το δυναμικό μεμβράνης;
Γενικά, υπάρχει διαφορά φορτίου ή διαφορά τάσης μεταξύ εντός και εκτός της κυτταρικής μεμβράνης. Συγκεκριμένα, υπάρχει αρνητική τάση εντός της κυψέλης ενώ υπάρχει θετική τάση έξω από την κυψέλη. Έτσι, το δυναμικό της μεμβράνης είναι η διαφορά φορτίου σε όλη την κυτταρική μεμβράνη. Αυτό συμβαίνει λόγω του διαχωρισμού θετικών και αρνητικών ιόντων κατά μήκος της μεμβράνης. Στην πραγματικότητα, το δυναμικό της μεμβράνης είναι η δύναμη που διευκολύνει την παθητική κίνηση των ιόντων προς μία κατεύθυνση. Σε κατάσταση ηρεμίας, αυτή η διαφορά τάσης είναι γνωστή ως δυναμικό μεμβράνης ηρεμίας. Κατά τη διέγερση, τα φορτία σε όλη τη μεμβράνη μεταβάλλονται και δημιουργούν ένα δυναμικό δράσης.
Εικόνα 01: Δυνατότητα μεμβράνης
Υπάρχουν αρκετοί παράγοντες που καθορίζουν το δυναμικό της μεμβράνης. Είναι συγκεντρώσεις ιόντων μέσα και έξω από το κύτταρο, η διαπερατότητα της κυτταρικής μεμβράνης στα ιόντα και η δραστηριότητα των διαύλων ιόντων όπως το Na+/K+ -ATPase και Ca++ αντλίες μεταφοράς που βρίσκονται στην κυτταρική μεμβράνη.
Τι είναι το Δυναμικό Ισορροπίας;
Δυναμικό ισορροπίας ενός ιόντος είναι το δυναμικό της μεμβράνης που εξισορροπεί ακριβώς τη βαθμίδα συγκέντρωσης του ιόντος σε όλη τη μεμβράνη. Με άλλα λόγια, το δυναμικό ισορροπίας είναι το δυναμικό της μεμβράνης που απαιτείται για την παραγωγή ηλεκτροχημικής ισορροπίας. Στο δυναμικό ισορροπίας, η καθαρή ροή αυτού του συγκεκριμένου ιόντος κατά μήκος της μεμβράνης είναι μηδέν. Όταν εξετάζουμε το ιόν K+, το δυναμικό ισορροπίας του K+ είναι το αρνητικό φορτίο σε όλη τη μεμβράνη που απαιτείται για να αντιταχθεί η κίνηση του K + κάτω από την κλίση συγκέντρωσής του.
Στα νευρογλοιακά κύτταρα, το δυναμικό ηρεμίας της μεμβράνης είναι ίσο με το δυναμικό ισορροπίας για το ιόν K+. Επιπλέον, στους νευρώνες, το δυναμικό ηρεμίας της μεμβράνης είναι πολύ κοντά στο δυναμικό ισορροπίας του K+.
Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ του δυναμικού μεμβράνης και του δυναμικού ισορροπίας;
- Η καθαρή ηλεκτροχημική δύναμη είναι η διαφορά μεταξύ του δυναμικού της μεμβράνης και του δυναμικού ισορροπίας.
- Το δυναμικό της μεμβράνης που απαιτείται για την παραγωγή ηλεκτροχημικής ισορροπίας είναι το δυναμικό ισορροπίας.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του δυναμικού μεμβράνης και του δυναμικού ισορροπίας;
Το δυναμικό της μεμβράνης είναι η διαφορά στο συνολικό φορτίο μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού του στοιχείου. Αντίθετα, το δυναμικό ισορροπίας είναι το δυναμικό της μεμβράνης που εξισορροπεί ακριβώς τη βαθμίδα συγκέντρωσης ενός ιόντος κατά μήκος της μεμβράνης. Έτσι, αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ του δυναμικού μεμβράνης και του δυναμικού ισορροπίας.
Επιπλέον, το δυναμικό της μεμβράνης εξαναγκάζει την κίνηση των ιόντων παθητικά προς μία κατεύθυνση, ενώ το δυναμικό ισορροπίας περιορίζει τις κινήσεις ιόντων κατά μήκος της μεμβράνης.
Ακολουθεί μια περίληψη της διαφοράς μεταξύ του δυναμικού μεμβράνης και του δυναμικού ισορροπίας.
Σύνοψη – Δυναμικό μεμβράνης έναντι Δυναμικού Ισορροπίας
Το δυναμικό της μεμβράνης είναι η διαφορά στο ηλεκτρικό δυναμικό μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού ενός βιολογικού κυττάρου. Από την άλλη πλευρά, το δυναμικό ισορροπίας είναι το δυναμικό της μεμβράνης που απαιτείται για την παραγωγή της ηλεκτροχημικής ισορροπίας. Στο δυναμικό ισορροπίας, η καθαρή ροή ιόντων γίνεται μηδέν. Επομένως, δεν υπάρχει καθαρή ροή αυτού του συγκεκριμένου ιόντος από τη μια πλευρά της μεμβράνης στην άλλη. Έτσι, αυτό συνοψίζει τη διαφορά μεταξύ του δυναμικού μεμβράνης και του δυναμικού ισορροπίας.
