Uploaded by elanza khaeladien

20200828151943 TP1-W2-S3-R1

advertisement
Tugas Personal ke-1
(Minggu 2, Sesi 3)
Potensial Istirahat/Resting Potential
Potensial membran istirahat adalah hasil dari pergerakan beberapa ion
yang berbeda melalui berbagai saluran ion dan transporter (uniporter,
cotransporter, dan pompa) di membran plasma. Gerakan-gerakan ini
menghasilkan muatan elektrostatik yang berbeda melintasi membran sel.
Neuron dan sel otot dapat dirangsang sedemikian rupa sehingga jenis sel ini
dapat bertransisi dari keadaan istirahat ke keadaan tereksitasi. Potensial
membran istirahat sel didefinisikan sebagai perbedaan potensial listrik melintasi
membran plasma ketika sel dalam keadaan tidak tereksitasi. Secara sederhana,
perbedaan potensial listrik melintasi membran sel dinyatakan oleh nilainya di
dalam sel relative terhadap lingkungan ekstraseluler.
Ada beberapa ion penting yang berkontribusi pada potensial istirahat,
dimana natrium (Na+) dan kalium (K+) memberikan pengaruh dominan.
Berbagai protein intraseluler bermuatan negatif dan fosfat organik yang tidak
dapat melewati membran sel juga berkontribusi.
Dalam mempelejari mekanisme potensial membrane istirahat ini kita
harus memahami bahwa pada neuron terdapat 3 aspek listrik, diantaranya
adalah:
1. Tegangan
Dimana tegangan dihasilkan oleh perbedaan potensial listrik akibat
muatan ion yang berbeda.
2. Arus
Aliran listrik yag dihasilkan akibat tegangan
3. Hambatan
Sesuatu yang menghalangi aliran arus
Neuron bertukar pesan melalui elektrokimia. Ini berarti bahwa ada
berbagai zat kimia atau ion di dalam dan di luar neuron dimana ketika ion
tersebut masuk ke dalam atau keluar sel saraf akan menimbulkan sinyal listrik
yang berbeda atau bisa disebut tegangan.
SCIE6057 – Chemistry and Biology
Figure 1. Resting Potential
https://jackwestin.com/resources/mcat-co 1
Tegangan dalam neuron dihasilkan akibat perbedaan konsentrasi ion,
dimana ion positif lebih banyak di luar sel (ekstraseluler), sedangkan ion negative
lebih banyak berada didalam sel (intraseluler). Ion yang berada pada intraselular
maupun ekstraselular selalu berusaha bergerak untuk keluar maupun kedalam.
Dalam pergerakan tersebut terdapat membrane sel yang menghambat
pergerakan ion-ion tersebut, oleh sebab itu terdapat dua jenis transport dalam
proses pemindahan/pergerakan ion-ion tersebut, diantaranya:
1. active transport
Dimana pada active transport tersebut terdapat sodium potassium pump
yang berfungsi untuk memindahkan 3 buah sodium (Na+) dari intraseluler
ke daerah ekstraseluler dan mentransfer 2 buah potassium (K+) dari
ekstraseluler ke intraseluler.
2. Passive Transport
Pada passive transport terdapat ion channel, dimana ion channel ini
berbentuk seperti pipa sehingga ion potassium dapat berdifusi dari
daerah intraseluler ke daerah ekstraseluler melalui ion channel ini.
Maka dapat disimpulkan 1 siklus active dan passive transport bahwa 3
buah sodium (Na+) dan 1 buah potassium (K+) ke daerah ekstraseluler.
Sedangkan yang ke daerah intraseluler adalah 2 buah potassium (K+). Hal ini
menyebabkan daerah ekstraseluler lebih bermuatan positif dibandingkan daerah
intraseluler, dari hal tersebut maka mengakibatkan adanya potential difference.
Siklus passive dan active transport ini akan terus berulang hingga potential
difference pada daerah intraseluler maupun ekstraseluler sebesar -70mV.
SCIE6057 – Chemistry and Biology
Potential difference 70 mV ini lah yang disebut potential membrane
istirahat/resting potential.
Untuk memahami bagaimana potensial membran istirahat dihasilkan dan
mengapa nilainya negatif, sangat penting untuk memiliki pemahaman tentang
potensial kesetimbangan, permeabilitas, dan pompa ion.
Permeabilitas mengacu pada kemampuan ion untuk melintasi membran,
dan berbanding lurus dengan jumlah total saluran terbuka untuk ion tertentu
dalam membran. Membran permeabel terhadap K+ saat istirahat, karena banyak
saluran terbuka. Dalam sel normal, permeabilitas Na+ adalah sekitar 5% dari
permeabilitas K+ atau bahkan kurang, sedangkan potensial kesetimbangan
masing-masing adalah +60 mV untuk natrium (Na) dan 90 mV untuk kalium (K).
Dengan demikian, potensial membran tidak akan tepat pada ion K, melainkan
terdepolarisasi (nilai lebih positif) dari ion Ka. Dengan demikian, potensial
istirahat sel akan menjadi sekitar -73 mV.
Potensi kesetimbangan dihitung menggunakan persamaan Nernst:
Em =
𝑅𝑇
𝑧𝐹
* log([ion di luar sel]/[ion di dalam sel]).
Em = potensial kesetimbangan membran
R = konstanta gas = 8.314472 J · K-1
T = suhu (Kelvin)
F = Konstanta Faraday = 9,65 x 104 C mol-1
SCIE6057 – Chemistry and Biology
Z akan menjadi 1 untuk ion monovalen seperti K+, dan 2 untuk ion divalen seperti
Ca2+ dan seterusnya.
Jadi persamaannya adalah:
RT/F dapat disederhanakan menjadi 61,5 pada suhu tubuh normal.
Dalam keadaan istirahat, membran plasma memiliki sedikit permeabilitas
terhadap Na+ dan K+. Namun, permeabilitas K+ jauh lebih besar karena adanya
saluran kebocoran K+ yang tertanam dalam membran plasma,
yangmemungkinkan K+ berdifusi keluar dari sel menuruni gradien
elektrokimianya. Karena peningkatan permeabilitas ini, K+ mendekati
kesetimbangan elektrokimia, dan potensial membran mendekati potensial
kesetimbangan K+ yaitu -90 mV. Membran sel saat istirahat memiliki
permeabilitas yang sangat rendah terhadap Na+, yang berarti Na+ jauh dari
kesetimbangan elektrokimia dan potensial membran jauh dari potensial
kesetimbangan Na+ yaitu +65 mV
Semua sel di dalam tubuh memiliki potensial membran istirahat yang khas
tergantung pada jenis selnya. Namun, yang paling penting adalah neuron dan
tiga jenis sel otot: polos, rangka, dan jantung. Oleh karena itu, potensi membran
istirahat sangat penting untuk berfungsinya sistem saraf dan otot.
Baik pembangkitan dan pemeliharaan potensial membran istirahat sangat
penting dalam sel-sel yang dapat dirangsang (neuron dan otot). Kondisi yang
mengubah potensial membran istirahat sel-sel ini dapat berdampak besar pada
fungsinya yang tepat. Misalnya, hipokalemia adalah keadaan di mana jumlah K+
dalam darah lebih rendah dari normal. Akibatnya, ada peningkatan gradien
konsentrasi yang mendukung fluks K+ keluar sel. Hal ini menyebabkan
hiperpolarisasi sel, dan membutuhkan stimulus yang lebih besar untuk mencapai
potensial aksi. Hal ini menyebabkan potensi yang lebih negatif pada otot jantung
sebagai akibat dari pemulihan inaktivasi saluran natrium. Kadar kalium yang
rendah menyebabkan repolarisasi ventrikel yang tertunda, yang dapat
menyebabkan aritmia reentrant. Peningkatan kadar kalium menyebabkan
depolarisasi membran sel. Depolarisasi ini menonaktifkan saluran natrium, yang
meningkatkan periode refrakter (dan dapat menyebabkan aritmia besar,
misalnya). Abnormalitas elektrolit mayor dapat menyebabkan spasme otot otot
rangka, disritmia otot jantung, dan kejang neuron SSP.
Elanza Khaeladien
2502126996
SCIE6057 – Chemistry and Biology
Referensi:
1. https://www.britannica.com/science/resting-potential
2. Enyedi P, Czirják G. Molecular background of leak K+ currents: two-pore
domain potassium channels. Physiol. Rev. 2010 Apr;90(2):559-605
3. https://jackwestin.com/resources/mcat-co 1
4. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2018.00974/full
5. https://id.thpanorama.com/articles/neurociencia/qu-es-el-potencial-demembrana-en-reposo.html
6. https://socratic.org/questions/why-is-the-resting-potential-of-a-cell-70mvand-not-70mv
7. https://ib.bioninja.com.au/standard-level/topic-6-human-physiology/65neurons-and-synapses/resting-potential.html
SCIE6057 – Chemistry and Biology
Download