Definicija akcijskog potencijala i membrane

Akcijski potencijal uključuje brzu promjenu membranskog potencijala ekscitabilne stanice koja se brzo širi po njoj. Akcijski potencijali osnovni su mehanizam prijenosa informacija u živčanom sustavu iu svim vrstama mišića.

Sve funkcije koje obavlja naš živčani sustav, kontrakcija mišića koja nam omogućuje kretanje i otkucaji srca koji omogućuju prijenos krvi do svih stanica našeg tijela orkestrirani električnim signalima koji se šire kroz tkiva uključeni.

Membranski potencijal

S čisto fizičke točke gledišta možemo misliti na ćelije kao da su male baterije. Postoje električni naboji u izvanstaničnom mediju i unutarstaničnom mediju koji se razlikuju Koncentracije rezultiraju razlikom električnog potencijala na membrani stanica. Generirani elektrokemijski gradijent dovodi do nekoliko električnih fenomena koji se događaju u ćeliji.

Ioni koji su posebno relevantni pri određivanju membranskog potencijala stanica su natrijev ion (Na⁺) i ion kalija (K⁺). Prosječna koncentracija Na

⁺ u izvanstaničnom mediju iznosi 142 mEq/l dok u intracelularnom mediju ima koncentraciju od samo 14 mEq/l. S druge strane, koncentracija K⁺ izvan stanice iznosi 4 mEq/l, a unutar stanice približno 140 mEq/l.

Razlika u koncentracijama ova dva iona između izvanstaničnog i unutarstaničnog medija stvara razliku u električnom potencijalu preko stanične membrane. Međutim, postoje i drugi čimbenici koji također utječu na to. Stanična membrana je propusnija za K ion⁺, odnosno ovaj ion može lakše proći kroz njega. Postoje ionski kanali poznati kao kanali za curenje kalija koji omogućuju prolaz K iona⁺ iz unutrašnjosti ćelije prema njenoj vanjskoj strani. Oni također dopuštaju nekim ionima Na^+ da pobjegnu, iako su ti kanali približno 100 puta propusniji za kalij.

Drugi element koji igra temeljnu ulogu u formiranju membranskog potencijala je Na pumpa.^+- k⁺. To je protein koji koristi ATP za proizvodnju kontinuirane pumpe 3 Na iona⁺ izvan stanice i 2 K iona⁺ prema unutra, uzrokujući tako veće nakupljanje pozitivnih naboja u izvanstaničnom mediju. Kada svi ti mehanizmi djeluju zajedno, neto membranski potencijal od približno -90 mV stvara se u živčanim vlaknima. Vrijednost potencijala je u odnosu na unutrašnjost stanice, odnosno potencijal je negativniji u unutarstaničnom okruženju.

akcijski potencijal

Akcijski potencijal počinje naglom promjenom normalnog negativnog membranskog potencijala. do pozitivnog potencijala, a završava gotovo jednako brzom promjenom natrag prema potencijalu negativan. Akteri potrebni za generiranje akcijskog potencijala i oporavak nakon toga su naponski natrijevi kanali i naponski nastrojeni kalijevi kanali. To su ionski kanali koji se otvaraju i zatvaraju ovisno o vrijednosti membranskog potencijala u određenom trenutku.

Akcijski potencijal počinje sa stanicom u mirovanju i s njezinim membranskim potencijalom na tipičnoj vrijednosti od -90 mV. Tijekom ove faze kaže se da je membrana "polarizirana". Pod određenim uvjetima membrana odjednom postaje vrlo propusna za Na ione.⁺, na takav način da se počnu kretati prema unutrašnjosti stanice i potencijal počinje postajati pozitivniji.

Ako potencijal dosegne vrijednost koja može biti između -70 i -50 mV, naponski kontrolirani natrijevi kanali se otvaraju i dolazi do brzog kretanja još iona Na.⁺ prema intracelularnom mediju. Tijekom ove faze propusnost membrane za natrij može se povećati do 5000 puta, a potencijal membrana dosegne vrijednosti koje osciliraju između +35 i +40 mV, tada se kaže da je membrana “depolarizirano”. Naponski kontrolirani natrijev kanal ostaje otvoren nekoliko desettisućinki sekunde i zatim se zatvara.

Kada membranski potencijal dosegne 0 mV, naponski kontrolirani kalijevi kanali počinju se otvarati, omogućujući protok K iona.⁺ prema vanjskoj strani ćelije. Međutim, zbog odgođenog otvaranja kalijevih kanala, oni se potpuno otvaraju kada se natrijevi kanali počnu zatvarati. Kombinacija oba događaja uzrokuje brzi oporavak membranskog potencijala na vrijednost mirovanja od -90 mV, u ovoj fazi se kaže da postoji "repolarizacija".