A cselekvési potenciál és a membrán meghatározása

Az akciós potenciál egy ingerlhető sejt membránpotenciáljának gyors változását jelenti, amely gyorsan terjed rajta. Az akciós potenciálok az információtovábbítás alapvető mechanizmusai az idegrendszerben és minden izomtípusban.

Az idegrendszerünk által végzett összes funkció, az izmok összehúzódása, amely lehetővé teszi számunkra, hogy mozogjunk, és a szívverés lehetővé teszi, hogy a vér eljusson testünk összes sejtjébe, amelyet a szöveteken keresztül terjedő elektromos jelek irányítanak. magában foglal.

Membránpotenciál

Pusztán fizikai szempontból úgy tekinthetünk a cellákra, mintha kis akkumulátorok lennének. Az extracelluláris közegben és az intracelluláris közegben elektromos töltések vannak, amelyek eltérőek koncentráció elektromos potenciálkülönbséget eredményez a membránon keresztül a sejt. A generált elektrokémiai gradiens számos elektromos jelenséget idéz elő, amelyek a cellában előfordulnak.

A sejtek membránpotenciáljának meghatározásakor különösen fontos ionok a nátriumion (Na

⁺) és a káliumion (K⁺). A Na átlagos koncentrációja⁺ az extracelluláris közegben 142 mEq/l, míg az intracelluláris közegben csak 14 mEq/l. Másrészt a K koncentrációja⁺ a cellán kívül 4 mEq/l, a cellán belül pedig körülbelül 140 mEq/l.

E két ion koncentrációjának különbsége az extracelluláris és intracelluláris közeg között különbséget hoz létre az elektromos potenciálban a sejtmembránon keresztül. Vannak azonban más tényezők is, amelyek ezt befolyásolják. A sejtmembrán jobban átjárja a K-iont⁺, vagyis ez az ion könnyebben tud átjutni rajta. Vannak olyan ioncsatornák, amelyeket káliumszivárgási csatornáknak neveznek, amelyek lehetővé teszik a K-ionok áthaladását⁺ a sejt belsejéből a külseje felé. Ezenkívül lehetővé teszik néhány Na^+-ion eltávozását, bár ezek a csatornák körülbelül 100-szor jobban áteresztők a kálium számára.

Egy másik elem, amely alapvető szerepet játszik a membránpotenciál kialakulásában, a Na-szivattyú.^+- k⁺. Ez egy olyan fehérje, amely ATP-t használva 3 Na-ionból álló folyamatos pumpát állít elő⁺ ki a sejtből és 2 K ionok⁺ befelé, így a pozitív töltések nagyobb felhalmozódását okozza az extracelluláris közegben. Ha mindezen mechanizmusok együtt hatnak, körülbelül -90 mV nettó membránpotenciál keletkezik az idegrostokban. A potenciálisság értéke a sejt belsejére vonatkozik, vagyis a potenciál negatívabb az intracelluláris környezetben.

akciós potenciál

Az akciós potenciál a normál negatív membránpotenciál hirtelen változásával kezdődik. egy pozitív potenciálig, és majdnem ugyanolyan gyors változással végződik vissza a potenciál felé negatív. Az akciós potenciál generálásához és az azt követő helyreállításhoz szükséges aktorok a feszültségfüggő nátriumcsatornák és a feszültségfüggő káliumcsatornák. Ezek olyan ioncsatornák, amelyek a membránpotenciál értékétől függően nyílnak és záródnak egy adott pillanatban.

Az akciós potenciál akkor kezdődik, amikor a sejt nyugalmi állapotban van, és membránpotenciálja a tipikus -90 mV értéknél. Ebben a fázisban a membránról azt mondják, hogy „polarizált”. Bizonyos körülmények között a membrán hirtelen nagyon áteresztővé válik a Na-ionok számára.⁺, oly módon, hogy ezek elkezdenek mozogni a sejt belseje felé, és a potenciál kezd pozitívabbá válni.

Ha a potenciál elér egy értéket, amely -70 és -50 mV között lehet, a feszültségfüggő nátriumcsatornák megnyílnak, és több Na-ion gyors mozgása következik be.⁺ az intracelluláris közeg felé. Ebben a fázisban a membrán nátrium-permeabilitása akár 5000-szeresére nőhet, és a potenciál a membrán eléri a + 35 és + 40 mV közötti oszcilláló értéket, akkor azt mondják, hogy a membrán „depolarizált”. A feszültségfüggő nátriumcsatorna néhány tízezred másodpercig nyitva marad, majd bezárul.

Amikor a membránpotenciál eléri a 0 mV-ot, feszültségfüggő káliumcsatornák kezdenek megnyílni, lehetővé téve a K-ionok áramlását.⁺ a sejt külseje felé. A káliumcsatornák késleltetett megnyílása miatt azonban teljesen kinyílnak, amikor a nátriumcsatornák bezáródnak. A két esemény kombinációja a membránpotenciál gyors helyreállítását okozza a -90 mV nyugalmi értékre, ebben a fázisban azt mondják, hogy "repolarizáció" van.