Sinir İletimi ve Zar Potansiyeli
Tüm canlı hücreler, zarın iki yüzeyi arasında bir voltaj ya da zar potansiyeline sahiptir. Plazma zarı elektriksel olarak kutuplaşmış, yani polarize olmuştur. Hücrenin dinlenme durumunda -70 mili voltluk bir zar potansiyeline sahip olduğu bilinmektedir. Bu potansiyel farkı, Na+ ve K+ iyonlarının hücre tarafından kontrol edilerek hücre içi ve dışına taşınmasıyla sağlanır. Anyonlar da (proteinler, aminoasitler, sülfat, fosfat ve diğer negatif yüklüler) zar potansiyelinin oluşmasında etkilidir. İyonların zardan geçişi ya zardaki taşıyıcı proteinlerce pompalanmaları ya da iyon kanalları boyunca pasif olarak hareket etmeleriyle gerçekleşir.
Hücre içindeki anyonların çoğunluğu büyük moleküllü proteinler olduğundan zardan geçemez. Dolayısıyla hücre içinde büyük bir negatif yük havuzu oluşur. K+ iyonları bu yük havuzu tarafından hücre içine çekilirken, ortaya çıkan konsantrasyon farkı nedeniyle hücre dışına çıkmak ister. Hücreye K+ giriş çıkışı bu iki kuvvetin etkisinde gerçekleşecektir.
Bu duruma hücre tarafından müdahale edilmezse hücre içi ve dışı için Na+ ve K+ iyonlarının konsantrasyon farkları kaybolacaktır. Bu durumda zar potansiyeli oluşmaz. Zar potansiyelinin oluşturulması, hücredeki Na – K pompası tarafından sağlanır. Bu pompa sürekli olarak Na+ iyonlarını hücre dışına, K+ iyonlarını ise hücre içine taşıyarak -70 milivoltluk zar potansiyelinin oluşmasını sağlar.
Aksiyon potansiyeli oluşumu, bir uyarana tepki olarak açılan ya da kapanan kapılı iyon kanalları sayesinde gerçekleştirilir. Kapılı iyon kanalları sadece tek bir tip uyarana cevap olarak açılır ya da kapanır. Sinir hücresinde impuls iletimi, aksiyon potansiyelinin akson boyunca tekrarlanmasıyla olmaktadır. Aksiyon potansiyelinin akson boyunca tekrarlanma hızını akson çapı ve aksonun myelin kılıf taşıyıp taşımaması etkiler.
Bir sinir ya da kas hücresi tek başına ya hep ya hiç prensibine uyar. Ancak çok sayıda sinir hücresinden oluşmuş bir sinir kordonu veya çok sayıda kas hücresinden oluşmuş bir kas demeti bu prensibe uymaz. Uyarının şiddeti arttıkça uyarılan sinir teli sayısı artacağından daha kuvvetli cevap verilir. Belli bir değerden sonra ise verilen cevap değişmez.