5.4: Что такое электрохимический градиент?

Мембрана клетки работает как барьер, сохраняя некоторые молекулы и ионы, захваченные клеткой, и не позволяя другим войти. Одна из особенностей этого распределения ресурсов внутри и за пределами клетки это следование электрохимическому градиенту. Ионы, критически важные для функции клетки, включая натрий и калий, не могут рассеяться через мембрану, вместо этого полагаясь на движение по каналам и носителям.

В нормальных условиях, в целом, натрия больше на внешней стороне клетки, чем внутри. Это создаёт химический или концентрационный градиент, определяющий, куда будет течь натрий через мембрану клетки, снаружи внутрь, если бы ему дали путь. И наоборот, меньшая концентрация калия за пределами клетки, больше калия внутри;таким образом, его химический градиент противоположен градиенту натрия.

Однако, концентрация ионов это не единственный фактор, создающий градиент через мембрану клетки. Разделение ионов и молекул позитивными и негативными зарядами также означает, что имеется электрический градиент. Превалирование положительно заряженных ионов натрия за пределами клетки, и изобилие белков с отрицательным зарядом внутри два основных фактора, которые способствуют общей разнице в уровне заряда через мембрану.

Активный транспорт использует энергию для поддержания электрохимического градиента через мембрану клетки, со специальными мембранными белками, движущими ионы против их электрохимических градиентов. Однако, в специфических условиях, ионы могут двигаться по своим градиентам, генерируя энергию для процессов, таких как транспорт глюкозы, и предоставляя средства для специализированных клеток, таких как сердечная мышца и нейроны, для генерирования электрических импульсов.