Elektrofysiologie: membraanpotentiaal

De rustpotentiaal van de membraan van het neuron is gewoonlijk negatief en bedraagt tussen de -40 en -90 mV; ga uit van een gemiddelde van -65 milliVolt.

Twee procesmatige regels liggen ten grondslag aan het genereren van een elektrische potentialen over de membranen van neuronen:
1. De concentratie van bepaalde ionen binnen en buiten de membraan verschilt;
2. Membranen zijn selectief permeabel voor specifieke ionen.

Ionen kunnen niet tegen de concentratiegradiënt in bewegen; daartoe bestemde eiwitten in de membraan, de zogeheten "iontransporters", worden geactiveerd om de ionen tegen de concentratiegradiënt in, de membraan te laten passeren. Het ion bindt aan de iontransporter, waarop de iontransporter "omklapt" om het ion tegen de gradiënt in te bewegen. De iontransporter creëert hierbij een concentratiegradiënt.
Ionkanalen zijn selectief permeabel. De concentratiegradiënt die is gegenereerd door de iontransporter, maakt diffusie van ionen via de ionkanalen mogelijk (in- of efflux). De wisselwerking tussen de iontransporter en het ionkanaal houdt de membraanpotentiaal in evenwicht.

Het cytoplasma buiten de membraan is negatief geladen, het plasma binnen de membraan is positief geladen door de aanwezigheid van K-ionen. De K-ionen vloeien af door diffusie; er ontstaat een spanningsverschil doordat het cytoplasma binnen de membraan meer negatief geladen raakt: gebruik voor het spanningsverschil de formule [K+]2/[K+]1 (Wet van Nernst).
Logischerwijs wordt een evenwicht bereikt tussen en vanwege twee elektrochemische mechanismen:
1.  De concentratiegradiënt buiten het cytoplasma van de membraan trekt positief geladen kaliumionen aan (elektrostatische druk, zie rustpotentiaal en actiepotentiaal);
2. De elektrische gradiënt buiten de celmembraan trekt de kaliumionen niet langer aan.

Waarom wordt geen significant potentiaalverschil teweeggebracht? Onthoud dat de concentratie kaliumionen binnen en buiten de membraan in evenwicht wordt gehouden door de aanwezigheid van negatief geladen chlorideionen. Gebruik in de berekening van de potentiaal een tienvoud (Log [K+]2/[K+]1) om betrouwbare waarden te verkrijgen.