Хиперполяризацията е биологичен процес, при който напрежението на мембраната се увеличава и надвишава стойността на покой. Този механизъм е важен за функцията на мускулите, нервите, както и на сензорните клетки в човешкото тяло. Чрез него действия като движение на мускулите или зрение могат да бъдат активирани и контролирани от тялото.
Какво е хиперполяризация?
Хиперполяризацията е биологичен процес, при който напрежението на мембраната се увеличава и надвишава стойността на покой. Този механизъм е важен за функцията на мускулите, нервите, както и на сензорните клетки в човешкото тяло. Клетките в човешкото тяло са затворени от мембрана. Нарича се още плазмена мембрана и се състои от липиден бислой. Той отделя вътреклетъчната област, цитоплазмата, от околната област. Мембранното напрежение на клетките в човешкото тяло, като мускулни клетки, нервни клетки или сензорни клетки в окото, има потенциал за почивка в състояние на покой. Това мембранно напрежение се дължи на факта, че има отрицателен заряд вътре в клетката и положителен заряд в извънклетъчната област, т.е. извън клетките. Стойността на потенциала за почивка варира в зависимост от типа клетка. Ако този потенциал на почивка на мембранното напрежение бъде надвишен, настъпва хиперполяризация на мембраната. В резултат на това мембранното напрежение става по-отрицателно, отколкото по време на потенциала за покой, т.е. зарядът вътре в клетката става още по-отрицателен. Това обикновено се случва след отварянето или дори затварянето на йонните канали в мембраната. Тези йонни канали са калий, калций, хлорид , и натрий канали, които функционират в зависимост от напрежението. Хиперполяризация възниква поради напрежение-зависими калий канали, които отнемат време за затваряне след превишаване на потенциала за почивка. Те транспортират положително заредения калий йони в извънклетъчната област. Това накратко води до по-отрицателен заряд вътре в клетката, хиперполяризация.
Функция и задача
Хиперполяризацията на клетъчната мембрана е част от т.нар потенциал за действие. Това се състои от няколко етапа. Първият етап е преминаването на праговия потенциал на клетъчната мембрана, последвано от деполяризация, има по-положителен заряд вътре в клетката. Това е последвано от реполяризация, което означава, че потенциалът за почивка е достигнат отново. Това е последвано от хиперполяризация, преди клетката отново да достигне потенциала за покой. Този процес служи за предаване на сигнали. Нервните клетки образуват потенциали за действие в аксон регион на хълм след получаване на сигнал. След това се предава по аксон под формата на потенциали за действие. The синапси от нервните клетки след това предават сигнала на следващия нервна клетка под формата на невротрансмитери. Те могат да имат активиращ ефект или инхибиторен ефект. Процесът е от съществено значение при предаването на сигнали в мозък, например. Видението също се случва по подобен начин. Клетките в окото, така наречените пръчки и конуси, приемат сигнала от външния светлинен стимул. Това води до формиране на потенциал за действие и стимулът след това се предава на мозък. Интересното е, че тук развитието на стимула не се осъществява чрез деполяризация, както при други нервни клетки. Нервните клетки имат мембранен потенциал от -65mV в положение на покой, докато фоторецепторите имат мембранен потенциал от -40mV при потенциал за почивка. По този начин те вече имат по-положителен мембранен потенциал от нервните клетки в състояние на покой. При фоторецепторните клетки развитието на стимула става чрез хиперполяризация. В резултат на това фоторецепторите освобождават по-малко невротрансмитер и невроните надолу по веригата могат да определят интензивността на светлинния сигнал въз основа на намаляването на невротрансмитера. След това този сигнал се обработва и оценява в мозък. Хиперполяризацията предизвиква инхибиторен постсинаптичен потенциал (IPSP) в случай на зрение или някои неврони. В случай на неврони, от друга страна, това често активира постсинаптичните потенциали
(APSP). Друга важна функция на хиперполяризацията е, че предотвратява повторното задействане на клетката потенциал за действие твърде бързо поради други сигнали. По този начин временно инхибира образуването на стимул в нервна клетка.
Болести и разстройства
NXNUMX Сърце и мускулните клетки имат HCN канали. HCN тук означава активирани от хиперполяризация циклични нуклеотидни затворени катионни канали. Те са катионни канали, регулирани от хиперполяризацията на клетката. При хората са известни 4 форми на тези HCN канали. Те са посочени като HCN-1 до HCN-4. Те участват в регулирането на сърдечния ритъм, както и в дейността на спонтанно активиращите се неврони. В невроните те противодействат на хиперполяризацията, за да може клетката да достигне по-бързо потенциала за почивка. По този начин те съкращават така наречения огнеупорен период, който описва фазата след деполяризация. В сърце клетки, от друга страна, те регулират диастолната деполяризация, която се генерира при синусов възел на сърцето. В проучвания с мишки е доказано, че загубата на HCN-1 води до дефект в двигателните движения. Липсата на HCN-2 води до увреждане на невроните и сърцето, а загубата на HCN-4 причинява смърт при животните. Предполага се, че тези канали могат да бъдат свързани с епилепсия при хората. Освен това е известно, че причиняват мутации във формата HCN-4 сърдечна аритмия при хората. Това означава, че някои мутации на HCN-4 канала могат олово да се сърдечна аритмия. Следователно HCN каналите също са цел на медицинските терапии за сърдечни аритмии, но също така и за неврологични дефекти, при които хиперполяризацията на невроните продължава твърде дълго. Пациенти с сърдечни аритмии поради дисфункцията на HCN-4 канала се лекуват със специфични инхибитори. Трябва обаче да се спомене, че повечето терапии, свързани с HCN каналите, все още са в експериментален етап и следователно все още не са достъпни за хората.
