Definition af handlingspotentiale og membran

Aktionspotentialet involverer en hurtig ændring i membranpotentialet af en exciterbar celle, der spredes hurtigt hen over den. Aktionspotentialer er den grundlæggende mekanisme til at overføre information i nervesystemet og i alle typer muskler.

Alle de funktioner, som udføres af vores nervesystem, sammentrækningen af ​​musklerne, der tillader os at bevæge os, og hjerteslag, der tillader blod at blive transporteret til alle celler i vores krop, er orkestreret af elektriske signaler, der forplanter sig gennem vævene involveret.

Membran potentiale

Fra et rent fysisk synspunkt kan vi tænke på celler, som om de var små batterier. Der er elektriske ladninger i det ekstracellulære medium og det intracellulære medium, hvis forskellige koncentrationer resulterer i en elektrisk potentialforskel over membranen af cellen. Den genererede elektrokemiske gradient giver anledning til flere af de elektriske fænomener, der opstår i cellen.

De ioner, der er særligt relevante ved bestemmelse af cellers membranpotentiale, er natriumionen (Na

⁺) og kaliumionen (K⁺). Den gennemsnitlige koncentration af Na⁺ i det ekstracellulære medium er det 142 mEq/l, mens det i det intracellulære medium kun har en koncentration på 14 mEq/l. På den anden side er koncentrationen af ​​K⁺ uden for cellen er det 4 mEq/l og inde i cellen er det cirka 140 mEq/l.

Forskellen i koncentrationer af disse to ioner mellem det ekstracellulære og intracellulære medium genererer en forskel i elektrisk potentiale over cellemembranen. Der er dog andre faktorer, der også påvirker dette. Cellemembranen er mere permeabel for K-ionen⁺, det vil sige, at denne ion lettere kan passere igennem den. Der er ionkanaler kendt som kaliumlækagekanaler, der tillader passage af K-ioner⁺ fra indersiden af ​​cellen til ydersiden af ​​den. De tillader også nogle Na^+-ioner at undslippe, selvom disse kanaler er cirka 100 gange mere gennemtrængelige for kalium.

Et andet element, der spiller en grundlæggende rolle i dannelsen af ​​membranpotentialet, er Na-pumpen.^+- k⁺. Det er et protein, der bruger ATP til at producere en kontinuerlig pumpe af 3 Na-ioner⁺ ud af cellen og 2 K ioner⁺ indad, hvilket forårsager en større ophobning af positive ladninger i det ekstracellulære medium. Når alle disse mekanismer virker sammen, genereres et netto membranpotentiale på cirka -90 mV i nervefibrene. Værdien af ​​at være potentiel er med hensyn til det indre af cellen, det vil sige, at potentialet er mere negativt i det intracellulære miljø.

handlingspotentiale

Et aktionspotentiale begynder med en pludselig ændring fra det normale negative membranpotentiale. op til et positivt potentiale, og ender med en næsten lige så hurtig ændring tilbage mod potentialet negativ. De aktører, der kræves til genereringen af ​​et aktionspotentiale og genvindingen derefter, er spændingsstyrede natriumkanaler og spændingsstyrede kaliumkanaler. Det er ionkanaler, der åbner og lukker afhængigt af værdien af ​​membranpotentialet på et bestemt tidspunkt.

Et aktionspotentiale begynder med cellen i hvile og med dens membranpotentiale ved den typiske værdi på -90 mV. I denne fase siges membranen at være "polariseret". Under visse forhold bliver membranen pludselig meget permeabel for Na-ioner.⁺, på en sådan måde at disse begynder at bevæge sig mod det indre af cellen og potentialet begynder at blive mere positivt.

Hvis potentialet når en værdi, der kan være mellem -70 og -50 mV, åbner de spændingsstyrede natriumkanaler sig, og der sker en hurtig bevægelse af flere Na-ioner.⁺ mod det intracellulære medium. I denne fase kan membranens permeabilitet for natrium stige op til 5.000 gange og potentialet membran når værdier, der svinger mellem + 35 og + 40 mV, det siges så, at membranen er "depolariseret". Den spændingsstyrede natriumkanal forbliver åben i et par ti tusindedele af et sekund og lukker derefter.

Når membranpotentialet når 0 mV, begynder spændingsstyrede kaliumkanaler at åbne sig, hvilket tillader strømmen af ​​K-ioner.⁺ mod ydersiden af ​​cellen. Men på grund af den forsinkede åbning af kaliumkanalerne åbner de sig helt, når natriumkanalerne begynder at lukke. Kombinationen af ​​begge hændelser bevirker en hurtig genopretning af membranpotentialet til hvileværdien på -90 mV, i denne fase siges det, at der sker en "repolarisering".