1. Membran Potensial

Membran potensial merupakan potensial yang diakibatkan oleh adanya perbedaan muatan pada sisi dalam dan sisi luar membran sel. Membran potensial sangat berperan penting dalam berbagai fungsi sel seperti sel kelenjar, hantaran saraf dan lain sebagainya.

1.1 Potensial membran

Proses yang berperan pada potensial adalah difusi, transport aktif dan kebocoran Na dan K melalui membran. Terdapat 2 kondisi potensial membran, yaitu aksi potensial dan resting membran (masa istirahat membran).

1.1.1 Difusi

Difusi terjadi karena sifat membran sel yang semipermeabel, oleh karena konsentrasi dalam sel yang tinggi, ion K cenderung berdifusi keluar sel sehingga mengurangi muatan positif didalam sel danmembentuk elektropositif di luar sel dan elektronegatif di dalam sel. Didusi ion K terhenti setelah kondisi diluar sel mempunyai cukup kekuatan (94 mV) untuk menolak keluarnya ion K dari dalam sel meskipun konsentrasi ion K dalam sel masih jauh lebih lebih tinggi daripada diluar sel. Namun ion Na mengalami kondisi yang sebaliknya, difusi ion Na akan terhenti setelah mencapai beda potensial sebesar 61 mV. Tetapan sebesar 94 mV bagi ion K dan 61mV bagi ion Na disebut sebagai Potensial Nernst.

1.1.1.1 Persamaan Goldman

Persamaan Goldman menyatakan bahwa :

Bila membran bersifat semi permeabel terhadap beberapa macam ion maka perkembangan potensial akibat proses difusi bergantung pada 3 faktor :

- polaritas muatan listrik masing-masing ion

- permeabilitas membran

- konsentrasi masing-masing ion di sisi dalam dan sisi luar membran

1.1.2 Transport Aktif

Transport aktif terjadi karena adanya pompa Na dan K yang bersifat elektrogenik oleh karena lebih banyak mengeluarkan ion positif (3 ion Na akan keluar setiap 2 ion K masuk). Kejadian ini menimbulkan gradien konsentrasi yang tinggi antara ion Na dan ion K untuk modal awal agar terjadi difusi.

• Na didalam sel / Na diluar sel : 0,1
• K didalam sel / K diluar sel     : 35,0

1.2 Kondisi-kondisi Potensial Membran

1.2.1 Resting Membran Potensial

Resting membran potensial merupakan potensial membran saat sel saraf berada pada kondisi istirahat, biasanya sebesar -90 mV. Faktor yang berperan pada resting membran meliputi :

• Potensial difusi K (-94 mV)
• Potensial difusi Na (+64 mV)
• Pompa Na-K (-4 mV)

1.2.1 Potensial Aksi

Potensial aksi merupakan perubahan cepat pada potensial membran, komponen sel yang berperan adalah kanal ion Na dan kanal ion K. Potensial aksi terdiri dari beberapa tahap, yaitu :

1. Tahap istirahat (polarisasi)
2. Depolarisasi
3. Repolarisasi

1.2.1.1 Depolarisasi

Depolarisasi terjadi karena membran tiba-tiba menjadi sangat permeabel terhadap ion Na, peningkatan permeabilitas ini bisa mencapai 500 sampai 5000 kali dari kondisi sebelumnya sehingga ion Na membanjiri akson dan menjadikan potensial meningkat dengan cepat ke arah positif (depolarisasi), bahkan pada sel saraf besar bisa melampaui angka nol.

1.2.1.2 Repolarisasi

Dengan sela waktu seperbeberapa puluh ribu detik setelah peningkatan permeabilitas Na, saluran Na akan tertutup dan saluran K terbuka lebih lebar daripada kondisi sebelumnya sehingga terjadi difusi ion K keluar membran yang mengembalikan kondisi membran pada kondisi sebelum depolarisasi.

1.3 Komponen-komponen Utama yang Berperan pada Potensial Aksi

Komponen-komponen utama yang berperan pada potensial aksi meliputi :

1. Kanal Na
2. Kanal K

1.3.1 Kanal Na

Kanal Na terdiri dari gerbang aktivasi disisi luar dan gerbang inaktivasi disisi dalam. Gerbang aktivasi terbuka jika potensial membran berubah sedikit lebih positif dari -90 mV (sekitar -70 mV). Gerbang inaktivasi akan tertutup otomatis seper beberapa ribu detik setelahgerbang aktivasi terbuka dan tidak akan terbuka kembali selama potensial membran belum benar-benar terpolarisasi sempurna.

1.3.2 Kanal K

Saat istirahat kanal K dalam kondisi tertutup,kanal akan terbuka perlahan beberapa milidetik setelah saluran Na terbuka jika potensial berubah dari -90 mV ke arah nol. Karena lambatnya pembukaan kanal K, maka kanal ini akan terbuka penuh pada saat kanal Na mulai menutup. Terbukanya kanal ini menyebabkan keluarnya ion K yang berakibat pada semakin cepatnya proses replorisasi.

1.4 Positive after Potensial

Positive after potensial adalah kondisi potensial membran yang lebih negatif dari kondisi istirahat. Terjadi beberapa milidetik setelah berakhirnya potensial aksi, terjadi akibat lambatnya penutupan kanal ion K dan merupakan istilah yang salah kaprah akibat faktor historis dalam pengukuran para ilmuan terhadap aksi potensial membran.

1.5 Peran Ion Lain dalam Potensial Aksi

1.5.1 Anion

Anion tidak permeabel terhadap saluran membran, bertanggung jawab terhadap potensial negatif didalam sel jika ion positif bergerak keluar membran.

1.5.2 Ion Ca

Hampir seluruh sel tubuh memiliki pompa Ca, ion Ca bekerja sama atau menggantikan ion Na dalam potensial aksi. Konsentrasi ion Ca diluar membran 10.000 kali lipat lebih besar daripada konsentrasi di dalam sel.e Sel tubuh (terutama otot jantung dan otot polos) juga memiliki kanal Na-Ca yang terbuka lebih lambat (10-20 kali lebih lambat dari saluran Na). Jika kadar ion Ca ekstra sel menurun, saluran Na menjadi lebih mudah terbuka (hanya dengan sedikit perubahan dari -90 mV). Jika kadar ion Ca 50% dibawah normal, bisa terjadi aksi potensial di saraf perifer meskipun tanpa rangsang dari luar.

1.6 Pencetus Potensial Aksi

Selama membran saraf tidak terganggu tidak akan terjadi potensial aksi. Jika ada rangsang yang menjadikan voltase naik