Definice akčního potenciálu a membrány

Angel Zamora Ramirez
Titul z fyziky

Akční potenciál zahrnuje rychlou změnu membránového potenciálu excitabilní buňky, která se přes ni rychle šíří. Akční potenciály jsou základním mechanismem přenosu informací v nervovém systému a ve všech typech svalů.

Všechny funkce, které provádí náš nervový systém, kontrakce svalů, které nám umožňují pohyb, a srdeční tep umožňují, aby krev byla přenášena do všech buněk našeho těla, jsou řízeny elektrickými signály, které se šíří tkáněmi zapojený.

Membránový potenciál

Z čistě fyzikálního hlediska můžeme články považovat za malé baterie. V extracelulárním prostředí a intracelulárním prostředí jsou elektrické náboje, které se liší Koncentrace vedou k rozdílu elektrického potenciálu na membráně buňka. Generovaný elektrochemický gradient dává vzniknout několika elektrickým jevům, které se vyskytují v článku.

Ionty, které jsou zvláště důležité při určování membránového potenciálu buněk, jsou ionty sodíku (Na⁺) a draselný iont (K⁺). Průměrná koncentrace Na⁺ v extracelulárním médiu je to 142 mEq/l, zatímco v intracelulárním médiu má koncentraci pouze 14 mEq/l. Na druhou stranu koncentrace K

Rozdíl v koncentracích těchto dvou iontů mezi extracelulárním a intracelulárním médiem vytváří rozdíl v elektrickém potenciálu přes buněčnou membránu. Ovlivňují to však i další faktory. Buněčná membrána je pro K iont propustnější⁺, to znamená, že jím tento iont může procházet snadněji. Existují iontové kanály známé jako kanály pro únik draslíku, které umožňují průchod iontů K⁺ z vnitřku buňky ven z ní. Umožňují také únik některých iontů Na^+, ačkoli tyto kanály jsou přibližně 100krát propustnější pro draslík.

Dalším prvkem, který hraje zásadní roli při tvorbě membránového potenciálu, je Na pumpa.^+- k⁺. Je to protein, který využívá ATP k produkci kontinuální pumpy 3 Na iontů⁺ ven z buňky a 2 K iontů⁺ směrem dovnitř, což způsobuje větší akumulaci kladných nábojů v extracelulárním médiu. Když všechny tyto mechanismy působí společně, vzniká v nervových vláknech čistý membránový potenciál přibližně -90 mV. Hodnota bytí potenciálu je s ohledem na vnitřek buňky, to znamená, že potenciál je v intracelulárním prostředí negativnější.

akční potenciál

Akční potenciál začíná náhlou změnou od normálního negativního membránového potenciálu. do kladného potenciálu a končí téměř stejně rychlou změnou zpět k potenciálu negativní. Aktéry potřebnými pro generování akčního potenciálu a následné zotavení jsou napěťově řízené sodíkové kanály a napěťově řízené draslíkové kanály. Jedná se o iontové kanály, které se otevírají a zavírají v závislosti na hodnotě membránového potenciálu v určitém okamžiku.

Akční potenciál začíná buňkou v klidu a jejím membránovým potenciálem je typická hodnota -90 mV. Během této fáze se říká, že membrána je „polarizovaná“. Za určitých podmínek se membrána náhle stane velmi propustnou pro ionty Na.⁺, a to takovým způsobem, že se začnou pohybovat směrem dovnitř buňky a potenciál se začne stávat pozitivnějším.

Pokud potenciál dosáhne hodnoty, která může být mezi -70 a -50 mV, napěťově řízené sodíkové kanály se otevřou a dojde k rychlému pohybu dalších iontů Na.⁺ směrem k intracelulárnímu médiu. Během této fáze se propustnost membrány pro sodík může zvýšit až 5000krát a potenciál membrána dosahuje hodnot, které oscilují mezi + 35 a + 40 mV, pak se říká, že membrána je „depolarizované“. Napěťově řízený sodíkový kanál zůstane otevřený po dobu několika desetitisícin sekundy a poté se uzavře.

Když membránový potenciál dosáhne 0 mV, začnou se otevírat napěťově řízené draslíkové kanály, které umožňují tok K iontů.⁺ směrem ven z buňky. Kvůli opožděnému otevření draslíkových kanálů se však plně otevřou, když se sodíkové kanály začnou zavírat. Kombinace obou dějů způsobuje rychlou obnovu membránového potenciálu na klidovou hodnotu -90 mV, v této fázi prý dochází k "repolarizaci".