Spiercellen genereren een potentieel verschil, ook bekend als een actiepotentiaal, door een complex samenspel van ionenbewegingen over hun membranen. Hier is een uitsplitsing:

1. Rustmembraanpotentiaal:

* Natriumpotassiumpomp: Spiercellen behouden een rustmembraanpotentieel van ongeveer -70mV. Dit wordt voornamelijk bereikt door de natriumpotassiumpomp, die actief 3 natriumionen uit de cel pompt voor elke 2 kaliumionen die erin worden gepompt. Dit creëert een concentratiegradiënt, met meer natrium buiten de cel en meer kalium binnenin.

* Lekkanalen: Er zijn ook lekkanalen waarmee een kleine hoeveelheid natrium in de cel en kalium kan lekken. De pomp handhaaft echter de algehele negatieve lading in de cel.

2. Depolarisatie:

* stimulus: Een stimulus, zoals een signaal van een zenuw, activeert de opening van spanningsafhankelijke natriumkanalen. Deze kanalen zijn gevoelig voor veranderingen in membraanpotentiaal.

* Natriuminstroom: Terwijl de kanalen openen, rennen natriumionen de cel in, aangedreven door zowel de concentratiegradiënt als de elektrische gradiënt.

* Snelle depolarisatie: Deze instroom van positieve natriumionen zorgt ervoor dat het membraanpotentiaal minder negatief wordt (depolariseert). Als de stimulus sterk genoeg is, zal het membraanpotentiaal een drempelniveau bereiken, meestal rond -55 mV.

3. Actiepotentiaal:

* Positieve feedback: Zodra de drempel is bereikt, wordt een positieve feedback -lus gestart. Meer natriumkanalen openen, waardoor nog meer natrium binnen kan komen, de cel verder depolariseert.

* piekpotentiaal: Het membraanpotentiaal blijft snel stijgen en bereikt een piek van ongeveer +30 mV.

* Inactivering van natriumkanaal: Naarmate het membraanpotentiaal zijn piek bereikt, beginnen natriumkanalen te inactiveren, waardoor de instroom van natrium wordt verminderd.

4. Repolarisatie:

* Activering van kaliumkanaal: Tegelijkertijd openen natriumkanalen inactiveren, spanningsafhankelijke kaliumkanalen. Hierdoor kunnen kaliumionen uit de cel stromen, aangedreven door zowel hun concentratiegradiënt als de nu positieve elektrische gradiënt.

* Restauratie van polariteit: De uitstroom van kaliumionen repolariseert snel het membraan en geeft het terug naar het rustpotentieel.

5. Hyperpolarisatie:

* sluiting van kaliumkanaal: Kaliumkanalen blijven korte tijd open nadat het membraanpotentiaal terugkeert naar rusten, wat leidt tot een korte hyperpolarisatie (meer negatief dan rustpotentiaal).

6. Keer terug naar rustpotentieel:

* Pompactiviteit: De natriumpotassiumpomp blijft werken, de oorspronkelijke ionconcentratiegradiënten herstellen en het membraanpotentiaal terugbrengen naar de rusttoestand.

Samenvatting:

Spiercellen genereren een potentieel verschil door de permeabiliteit van hun membranen te veranderen in natrium- en kaliumionen. De instroom van natrium tijdens depolarisatie en de uitstroom van kalium tijdens repolarisatie creëert een snelle verandering in membraanpotentiaal dat bekend staat als een actiepotentiaal. Dit actiepotentieel reist langs het spiercelmembraan en veroorzaakt de samentrekking van de spiervezel.