Het rustmembraanpotentiaal van een neuron, ook wel de gepolariseerde toestand genoemd, wordt in stand gehouden door een combinatie van ionenconcentratiegradiënten en de selectieve permeabiliteit van het neuronale membraan voor verschillende ionen. Dit proces is cruciaal voor het goed functioneren van neuronen en de overdracht van elektrische signalen. Hier ziet u hoe het behoud van de gepolariseerde staat wordt bereikt:

1. Ionenconcentratiegradiënten:

- Het rustmembraanpotentiaal wordt voornamelijk bepaald door de concentratiegradiënten van kalium- (K+) en natrium- (Na+) ionen over het neuronale membraan.

- De intracellulaire concentratie van K+ is hoger dan de extracellulaire concentratie, terwijl de extracellulaire concentratie van Na+ hoger is dan de intracellulaire concentratie.

- Deze concentratiegradiënten worden tot stand gebracht en in stand gehouden door ionenpompen, zoals de natrium-kaliumpomp (Na+/K+-ATPase).

2. Selectieve permeabiliteit van het membraan:

- Het neuronale membraan is selectief permeabel voor verschillende ionen, waardoor sommige ionen gemakkelijker passeren dan andere.

- Kaliumkanalen zijn overvloediger aanwezig in de rusttoestand, waardoor K+-ionen langs hun concentratiegradiënt en uit het neuron kunnen bewegen.

- Deze uitstroom van K+-ionen creëert een netto negatieve lading aan de binnenkant van het membraan vergeleken met de buitenkant, wat resulteert in een membraanpotentiaal in rust van ongeveer -70 millivolt (mV).

3. Rol van de natrium-kaliumpomp:

- De natrium-kaliumpomp is een actief transportsysteem dat energie uit ATP gebruikt om de ionenconcentratiegradiënten over het neuronale membraan in stand te houden.

- Voor elk gehydrolyseerd ATP-molecuul pompt het drie Na+-ionen uit het neuron en twee K+-ionen in het neuron.

- Deze continue pompactiviteit helpt de initiële ionengradiënten te herstellen en gaat het passieve lek van ionen door ionenkanalen tegen.

4. Lekkanalen en elektrogene pomp:

- Naast K+-kanalen is er via lekkanalen een kleine lekkage van Na+-ionen in het neuron.

- Deze binnenwaartse beweging van Na+-ionen wordt gecompenseerd door de elektrogene aard van de natrium-kaliumpomp, die een netto beweging van positieve ladingen uit de cel creëert.

5. Chloride (Cl-)verdeling:

- Chloride-ionen (Cl-) dragen ook bij aan het rustmembraanpotentiaal.

- Cl-ionen zijn meer geconcentreerd buiten het neuron en bewegen zich passief het neuron binnen via lekkanalen.

- De negatieve lading van Cl-ionen wordt echter gecompenseerd door de positieve ladingen van K+-ionen die uit het neuron bewegen, waardoor de algehele elektroneutraliteit van de cel behouden blijft.

Samenvattend wordt het behoud van de gepolariseerde toestand in rustende zenuwcellen bereikt door de gecombineerde effecten van ionenconcentratiegradiënten, selectieve membraanpermeabiliteit, de activiteit van de natrium-kaliumpomp en de verdeling van chloride-ionen. Deze mechanismen zorgen voor de stabiliteit van het rustmembraanpotentiaal, wat essentieel is voor het goed functioneren en de prikkelbaarheid van neuronen.