Neuron adalah sel yang membentuk sistem saraf terdiri dari tiga
bagian utama. Dendrit, yang merupakan cabang kecil dari neuron yang menerima
sinyal dari neuron lain, soma, atau badan sel, yang memiliki semua organel
utama neuron seperti nukleus, dan akson yang terbungkus mielin berlemak.
POTENSIAL AKSI (ACTION POTENTIAL)
Dendrit menerima
sinyal dari neuron lain melalui neurotransmiter, yang ketika mereka mengikat
reseptor pada dendrit bertindak sebagai sinyal kimia. Pengikatan itu membuka
saluran ion yang memungkinkan ion bermuatan mengalir masuk dan keluar sel,
mengubah sinyal kimia menjadi sinyal listrik. satu neuron dapat memiliki satu ton dendrit yang menerima input, efek
gabungan dari beberapa dendrit cukup mengubah muatan keseluruhan sel, memicu - POTENSIAL
AKSI - yang merupakan sinyal listrik yang menuruni akson hingga 100 meter/detik,
memicu pelepasan neurotransmitter di ujung yang lain dan selanjutnya
menyampaikan sinyal. neuron menggunakan neurotransmiter sebagai sinyal untuk
berkomunikasi satu sama lain, dan menggunakan potensial aksi untuk menyebarkan
sinyal itu di dalam sel. Beberapa dari neuron ini bisa sangat panjang, terutama
yang berjalan dari sumsum tulang belakang ke jari kaki. sel memiliki muatan
listrik di tempat pertama yang didasarkan pada perbedaan konsentrasi ion di
dalam dan di luar sel.
DEPOLARISASI
REPOLARISASI
Neurotransmitter biasanya membuka berbagai saluran ion ligan-gated
sekaligus, sehingga ion seperti natrium dan kalsium, dapat mengalir masuk,
sementara ion lain seperti kalium, dapat mengalir keluar, yang sebenarnya
berarti beberapa muatan positif meninggalkan sel. Ketika semuanya ditambahkan -
jika ada masuknya muatan positif, maka itu disebut potensi postsinaptik
rangsang (EPSP). Sebaliknya, pembukaan hanya saluran ion Cl- berpintu ligan
akan menyebabkan masuknya muatan negatif bersih, menciptakan potensial
postsinaptik penghambatan (IPSP), membuat potensial sel lebih negatif atau
repolarisasi.
Sekarang, satu EPSP atau IPSP hanya menyebabkan perubahan kecil
pada potensial membran istirahat, tetapi, jika ada cukup EPSP di beberapa situs
pada dendrit, maka secara kolektif mereka dapat mendorong potensial membran ke
nilai ambang tertentu - biasanya sekitar -55mV, meskipun ini dapat bervariasi
menurut jaringan.
Ketika ini terjadi, itu memicu pembukaan saluran Na+ berpintu
tegangan di awal akson - bukit akson, saluran berpintu tegangan terbuka sebagai
respons terhadap perubahan tegangan, dan ketika natrium terbuka ini bergegas
masuk ke dalam sel. Masuknya ion natrium dan perubahan yang dihasilkan dalam
potensial membran menyebabkan saluran natrium berpintu tegangan di dekatnya
juga terbuka - memicu reaksi berantai yang berlanjut di sepanjang akson — yang
merupakan potensial aksi kita, dan ketika ini terjadi , kita mengatakan bahwa
neuron telah 'dipecat'. Begitu banyak natrium mengalir melintasi membran saraf,
panggilan sebenarnya menjadi bermuatan positif relatif terhadap lingkungan eksternal
- hingga sekitar +40mV.
Proses
depolarisasi berakhir ketika saluran natrium berhenti memungkinkan natrium
mengalir ke dalam sel-proses yang dikenal sebagai inaktivasi. Tetapi keadaan
ini berbeda dengan saat saluran tertutup, atau terbuka dalam hal ini, yang
dimiliki sebagian besar saluran lainnya. Namun, saluran natrium berpintu
tegangan unik karena memiliki apa yang dikenal sebagai gerbang inaktivasi, yang
memblokir masuknya natrium segera setelah depolarisasi, sampai sel repolarisasi
dan saluran memasuki keadaan tertutup lagi dan gerbang inaktivasi berhenti
menghalangi masuk, meskipun gerbang inaktivasi tidak menghalangi, saluran tetap
tertutup sehingga tidak ada natrium yang masuk ke dalam sel. Keadaan terbuka
tengah ini adalah satu-satunya keadaan di mana natrium masuk ke dalam sel
melalui saluran, dan ini adalah jendela waktu yang sangat singkat.
GRAFIK TEGANGAN VS WAKTU
sebagai rekap grafis cepat, dengan potensial membran pada y dan
waktu pada x. Pertama kita mulai pada potensial istirahat sekitar -65 mV dan
saluran natrium dan kalium berpintu tegangan tertutup, kita menerima EPSP yang
cukup untuk mencapai ambang batas sekitar -55 mV, saluran natrium berpintu tegangan
terbuka dan kita mencapai puncak sekitar +40 mV, di mana saluran natrium
menjadi tidak aktif dan kita berada dalam periode refraktori absolut. Saluran
kalium berpintu tegangan terbuka, dan bersama dengan pompa natrium-kalium,
mulai repolarisasi sel, sedemikian rupa sehingga melampaui dan hiperpolarisasi
sel. Selanjutnya saluran natrium memasuki keadaan istirahat tertutupnya saat
saluran kalium mulai menutup kita berada dalam periode refraktori relatif,
sampai akhirnya semuanya menutup dan kita mencapai potensial membran istirahat
kita.
Baiklah,
jadi proses ion natrium positif ini bergerak masuk dan mendepolarisasi sel
mentransmisikan sinyal listrik sepanjang akson. Besar. Tapi sungguh, proses ini
tidak secepat itu. Jadi di situlah mielin lemak masuk, yang berasal dari sel
glial seperti sel Schwann atau oligodendrosit. Daerah bermielin ini tidak
memiliki saluran ion berpintu tegangan yang membentang di membran, sehingga ion
tidak dapat mengalir begitu saja ke dalam sel, yang hanya terjadi di
titik-titik di antara mielin, yang disebut nodus Ranvier. Jadi alih-alih
menyebar melalui saluran, muatan pada dasarnya melompat dari simpul ke simpul.
Meskipun demikian, ion-ion ini tidak hanya menyebar sepanjang mielin ke sisi
lain ... itu akan menjadi cara yang lambat. Apa yang sebenarnya terjadi lebih
seperti ion natrium yang bergegas menabrak ion natrium positif lainnya yang
sudah ada di dalam sel, yang menabrak yang lain, dan seterusnya hingga mencapai
simpul berikutnya. Muatan yang bergerak dengan cara ini dengan daerah bermielin
bergerak sangat cepat, dan disebut konduksi garam, yang membuatnya tampak
seperti potensial aksi "melompat" dari satu simpul ke simpul
berikutnya.
POTENSIAL ISTIRAHAT (RESTING POTENTIAL)
Setiap sel dalam tubuh manusia terbungkus dalam membran yang
memisahkan lingkungan dalam dan lingkungan luar, dan ion bermuatan positif dan
negatif tidak terdistribusi secara merata di kedua sisi membrane. perbedaan
konsentrasi dan muatan serta permeabilitas melintasi membran inilah yang
membentuk POTENSIAL ISTIRAHAT (REST POTENTIAL).
Secara umum ada konsentrasi yang lebih tinggi dari Na+ atau
natrium, Cl- atau klorida, dan Ca2+ atau kalsium di luar sel, dan konsentrasi
yang lebih tinggi dari (K+) atau kalium dan (A-), untuk anion bermuatan
negatif, di bagian dalam sel. Anion ini mencakup berbagai asam amino dan
protein yang diproduksi oleh sel.
POMPA NATRIUM-KALIUM
pompa natrium-kalium yang menggunakan ATP untuk memindahkan tiga ion natrium keluar sel untuk setiap 2 ion kalium yang masuk ke dalam sel dan membantu menetapkan gradien konsentrasi untuk kalium dan natrium. pada kalium, yang memiliki konsentrasi 150 mMol/L di bagian dalam sel dan sekitar 5 mMol/L di bagian luar sel. Dengan begitu banyak kalium di dalam sel relatif terhadap di luar sel, akan ada gradien konsentrasi yang cukup kuat yang memindahkan ion kalium keluar sel. Meskipun ion-ion ini tidak dapat begitu saja berdifusi melalui membran fosfolipid bilayer, kalium dapat melewati membran menggunakan saluran kebocoran kalium dan saluran penyearah ke dalam yang tersebar di seluruh membrane. dengan menggunakan saluran tersebut, gradien konsentrasi mendorong kalium keluar dari sel, dan kalium itu membawa beberapa muatan positif dan meninggalkan anion tidak berpasangan yang membawa muatan negatif karena mereka tidak dapat melewati saluran bocor. karena lebih banyak ion kalium meninggalkan sel, muatan negatif menumpuk di dalam sel dan ini mulai menarik ion kalium bermuatan positif kembali ke dalam sel, dan ini disebut gradien elektrostatik.
GRADIEN ELEKTROSTATIK
Gradien elektrostatik ini terbentuk dengan pergerakan ion yang relatif sedikit, sehingga tidak mengganggu gradien konsentrasi keseluruhan yang telah ditetapkan. Untuk kalium, titik yang tepat ketika kalium keluar dari sel karena gradien konsentrasi sama dengan kalium yang bergerak kembali ke dalam sel karena gradien elektrostatik disebut potensial keseimbangan atau potensial paling akhir untuk kalium, dan sekitar -92 mV. Dengan kata lain, -92 mV adalah potensial listrik untuk menarik kalium ke dalam sel yang diperlukan untuk menyeimbangkan gradien konsentrasi yang mendorong kalium keluar sel. potensial kesetimbangan ion bergantung pada dua hal: gradien konsentrasi untuk ion dan sel yang permeabel terhadap ion tersebut. Jika hanya satu ion, maka potensial kesetimbangan untuk ion sama dengan potensial membran istirahat untuk sel. Namun, pada kenyataannya, ada beberapa ion yang memiliki gradien konsentrasi dan permeabel melintasi membran sel, yang masing-masing memiliki potensi keseimbangannya sendiri.
NERNST EQUATION
rumus yang menyatakan potensial kesetimbangan untuk setiap ion
disebut persamaan Nernst, dan Vm (untuk membran) sama dengan 61,5 kali log
konsentrasi ion di luar sel, dibagi dengan konsentrasi ion di dalam sel, untuk
ion dengan muatan tunggal seperti natrium, dan Vm sama dengan 30,75 kali log
konsentrasi ion di luar dibagi dengan konsentrasi ion di dalam untuk ion dengan
muatan ganda seperti kalsium. Untuk empat ion utama yang mempengaruhi potensial
membran istirahat sel, yaitu kalium, natrium, klorida, dan kalsium,
konsentrasinya adalah 150 mMol/L, 10 mMol/L, dan 4 mMol/L, dan kurang dari
1μMol/L pada bagian dalam sel, dan 5 mMol/L, 142 mMol/L, dan 103 mMol/L, 5
mMol/L di bagian luar sel. Dengan memasukkannya ke dalam rumus, kita
mendapatkan potensial kesetimbangan -92 mV, +67 mV, 86 mV, dan +123 mV. karena
ion klorida negatif, potensial kesetimbangan sebenarnya terbalik, jadi
sebenarnya -86 mV. Ini semua mewakili muatan dalam sel yang diperlukan untuk
menyeimbangkan pergerakan masing-masing ion ini berdasarkan gradien
konsentrasi, dan untuk memperjelas gradien konsentrasi itu sendiri adalah
kalium yang bergerak keluar, kalsium yang masuk, natrium yang masuk, dan
klorida yang masuk. ada konsentrasi kalium yang rendah di luar sel, tetapi
konsentrasi tinggi kalsium, natrium, dan klorida di luar sel, dan gradien
konsentrasi berpindah dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. potensial
membran istirahat sebenarnya dari sel akan berakhir di suatu tempat di antara
semua potensial membran individu. tergantung pada seberapa banyak masing-masing
ion ini bergerak melintasi membran pada waktu tertentu. Ini berbeda tergantung
pada sel yang sedang kita bicarakan. secara umum kalium merupakan proporsi
terbesar dari ion yang bergerak melintasi membran, sementara tiga lainnya
bergerak lebih sedikit pada waktu tertentu.
semua ion yang bergerak melintasi membran sel melalui saluran
bocor, katakanlah 90% di antaranya adalah ion kalium, sedangkan hanya 1% adalah
ion kalsium, 1% adalah ion natrium, 8% adalah ion klorida. Sekarang kita dapat
mengambil proporsi ini dan mengalikannya dengan potensial kesetimbangan dan
kemudian menjumlahkannya untuk mendapatkan potensial membran istirahat sel.
Dalam hal ini bekerja hingga 90% dari -90mV (-81 mV) ditambah 1% dari 123 mV
atau 1,23 mV, ditambah 1% dari 67 mV yaitu 0,67 mV, dan ditambah 8% dari -86mV
yaitu -6,88mV , yang memberikan potensial membran istirahat total sebesar -86
mV. potensial membran istirahat ini biasanya paling dekat dengan ion mana pun
yang paling permeabel melintasi membran, yang dalam hal ini adalah kalium, dengan
mengubah permeabilitas sel terhadap ion dengan menambahkan atau menghilangkan
saluran ion, sel sebenarnya dapat mengubah potensial membran istirahatnya.
KESIMPULAN
potensi keseimbangan ion adalah titik di mana gradien
konsentrasinya sama dengan gradien elektrostatiknya, dan dapat dihitung
menggunakan persamaan Nernst. Potensial membran istirahat sel merupakan
penjumlahan dari potensial kesetimbangan masing-masing ion, tergantung pada
permeabilitas relatif masing-masing ion. potensial aksi neuron terjadi ketika
dendrit menerima EPSP yang cukup untuk membuka saluran natrium bergerbang
tegangan, yang menyebabkan depolarisasi cepat membran saraf dan propagasi
muatan listrik dari simpul ke simpul di sepanjang akson.
SUMBER:
Osmosa. 2016. Resting Membrane Potental – Definittion, Examples.
Youtube Link: https://www.youtube.com/watch?v=hk09AkV5_Kc.
Diakses pada September 2021.
Osmosa. 2016. Neuron Action Potential – Physiology. Youtube Link: https://www.youtube.com/watch?v=BbUcWbtVjT4.
Diakses pada September 2021.
Komentar
Posting Komentar