Hiperpolarisasi adalah proses biologi di mana voltan membran meningkat dan melebihi nilai rehat. Mekanisme ini penting untuk fungsi otot, saraf dan juga sel deria di dalam tubuh manusia. Melaluinya, tindakan seperti pergerakan otot atau penglihatan dapat diaktifkan dan dikawal oleh badan.
Apa itu hiperpolarisasi?
Hiperpolarisasi adalah proses biologi di mana voltan membran meningkat dan melebihi nilai rehat. Mekanisme ini penting untuk fungsi otot, saraf dan juga sel deria di dalam tubuh manusia. Sel-sel di dalam tubuh manusia ditutup oleh selaput. Ia juga disebut membran plasma dan terdiri daripada lapisan dua lipid. Ia memisahkan kawasan intraselular, sitoplasma, dari kawasan sekitarnya. Ketegangan membran sel dalam tubuh manusia, seperti sel otot, sel saraf, atau sel deria di mata, mempunyai potensi rehat dalam keadaan rehat. Voltan membran ini disebabkan oleh kenyataan bahawa terdapat cas negatif di dalam sel dan cas positif di kawasan ekstraselular, iaitu di luar sel. Nilai untuk potensi rehat berbeza-beza bergantung pada jenis sel. Sekiranya potensi rehat voltan membran ini dilebihi, hiperpolarisasi membran berlaku. Akibatnya, voltan membran menjadi lebih negatif daripada pada masa rehat, iaitu cas di dalam sel menjadi lebih negatif. Ini biasanya berlaku selepas pembukaan atau penutupan saluran ion dalam membran. Saluran ion ini adalah kalium, kalsium, klorida , dan natrium saluran, yang berfungsi mengikut voltan. Hiperpolarisasi berlaku kerana bergantung kepada voltan kalium saluran yang memerlukan masa untuk ditutup setelah potensi rehat dilebihi. Mereka mengangkut dengan bayaran positif kalium ion ke kawasan ekstraselular. Ini secara ringkas menghasilkan cas yang lebih negatif di dalam sel, hiperpolarisasi.
Fungsi dan tugas
Hiperbolarisasi membran sel adalah sebahagian daripada apa yang disebut potensi tindakan. Ini terdiri daripada beberapa peringkat. Tahap pertama adalah penyeberangan potensi ambang batas membran sel, diikuti dengan depolarisasi, terdapat muatan yang lebih positif di dalam sel. Ini diikuti dengan repolarisasi, yang bermaksud bahawa potensi rehat tercapai lagi. Ini diikuti oleh hiperpolarisasi sebelum sel mencapai potensi rehat lagi. Proses ini berfungsi untuk menghantar isyarat. Sel saraf membentuk potensi tindakan di axon kawasan bukit setelah menerima isyarat. Ini kemudian disebarkan di sepanjang axon dalam bentuk potensi tindakan. The sinaps sel saraf kemudian menghantar isyarat ke seterusnya sel saraf dalam bentuk neurotransmitter. Ini boleh memberi kesan pengaktifan atau kesan penghambatan. Proses ini penting dalam penghantaran isyarat di otak, sebagai contoh. Penglihatan juga berlaku dengan cara yang serupa. Sel-sel di mata, yang disebut batang dan kerucut, menerima isyarat dari rangsangan cahaya luaran. Ini menghasilkan pembentukan potensi tindakan dan rangsangan kemudian dihantar ke otak. Menariknya, di sini perkembangan rangsangan tidak berlaku dengan depolarisasi seperti pada sel saraf yang lain. Sel saraf mempunyai potensi membran -65mV pada posisi rehatnya, sedangkan fotoreseptor mempunyai potensi membran -40mV pada potensi rehat. Oleh itu, mereka sudah mempunyai potensi membran yang lebih positif daripada sel saraf dalam keadaan rehat mereka. Dalam sel fotoreseptor, perkembangan rangsangan berlaku melalui hiperpolarisasi. Akibatnya, fotoreseptor kurang dikeluarkan neurotransmitter dan neuron hilir dapat menentukan intensiti isyarat cahaya berdasarkan pengurangan neurotransmitter. Isyarat ini kemudian diproses dan dinilai di otak. Hiperpolarisasi mencetuskan potensi postsynaptic penghambatan (IPSP) dalam kes penglihatan atau neuron tertentu. Dalam kes neuron, sebaliknya, ia sering mengaktifkan potensi postynaptic
(APSP). Fungsi penting hiperpolarisasi lain ialah mencegah sel daripada memicu semula potensi tindakan terlalu cepat kerana isyarat lain. Oleh itu, ia sementara menghalang pembentukan rangsangan di sel saraf.
Penyakit dan gangguan
Heart dan sel otot mempunyai saluran HCN. HCN di sini bermaksud saluran kation nukleotida siklik yang diaktifkan hiperpolarisasi. Mereka adalah saluran kation yang dikawal selia oleh hiperpolarisasi sel. Pada manusia, 4 bentuk saluran HCN ini diketahui. Mereka disebut sebagai HCN-1 hingga HCN-4. Mereka terlibat dalam pengaturan irama jantung dan juga aktiviti mengaktifkan neuron secara spontan. Pada neuron, mereka mengatasi hiperpolarisasi sehingga sel dapat mencapai potensi berehat dengan lebih cepat. Oleh itu, mereka memendekkan masa tahan api yang disebut, yang menggambarkan fasa selepas depolarisasi. Dalam jantung sel, di sisi lain, mereka mengatur depolarisasi diastolik, yang dihasilkan pada nod sinus dari hati. Dalam kajian dengan tikus, kehilangan HCN-1 telah terbukti menghasilkan kecacatan pada pergerakan motor. Ketiadaan HCN-2 membawa kepada kerosakan saraf dan jantung, dan kehilangan HCN-4 menyebabkan kematian pada haiwan. Terdapat spekulasi bahawa saluran ini mungkin berkaitan dengan epilepsi pada manusia. Selain itu, mutasi dalam bentuk HCN-4 diketahui menyebabkan aritmia jantung pada manusia. Ini bermaksud bahawa mutasi tertentu saluran HCN-4 dapat membawa kepada aritmia jantung. Oleh itu, saluran HCN juga menjadi sasaran terapi perubatan untuk aritmia jantung, tetapi juga untuk kecacatan neurologi di mana hiperpolarisasi neuron berlangsung terlalu lama. Pesakit dengan aritmia jantung kerana disfungsi saluran HCN-4 dirawat dengan perencat tertentu. Namun, harus disebutkan bahawa kebanyakan terapi mengenai saluran HCN masih dalam tahap eksperimen dan oleh itu belum dapat diakses oleh manusia.
