Veikimo potencialo ir membranos apibrėžimas

Veikimo potencialas apima greitą jaudinamos ląstelės membranos potencialo pasikeitimą, kuris greitai plinta per ją. Veikimo potencialas yra pagrindinis informacijos perdavimo nervų sistemoje ir visų tipų raumenyse mechanizmas.

Visos mūsų nervų sistemos atliekamos funkcijos, raumenų susitraukimas, leidžiantis mums judėti, ir širdies plakimas. leidžia kraujui nunešti į visas mūsų kūno ląsteles yra organizuojami elektros signalais, kurie sklinda per audinius dalyvauja.

Membranos potencialas

Grynai fiziniu požiūriu galime galvoti apie elementus taip, lyg tai būtų mažos baterijos. Tarpląstelinėje terpėje ir tarpląstelinėje terpėje yra elektros krūviai, kurie skiriasi koncentracijos sukelia elektrinio potencialo skirtumą visoje membranoje ląstelė. Sukurtas elektrocheminis gradientas sukelia keletą elektrinių reiškinių, vykstančių ląstelėje.

Jonai, kurie ypač svarbūs nustatant ląstelių membranos potencialą, yra natrio jonai (Na⁺) ir kalio jonų (K⁺). Vidutinė Na koncentracija

⁺ ekstraląstelinėje terpėje jis yra 142 mEq/l, o tarpląstelinėje terpėje jo koncentracija tik 14 mEq/l. Kita vertus, koncentracija K⁺ ląstelės išorėje yra 4 mEq/l, o ląstelės viduje – apytiksliai 140 mEq/l.

Šių dviejų jonų koncentracijų skirtumas tarpląstelinėje ir tarpląstelinėje terpėje sukuria elektrinio potencialo skirtumą ląstelės membranoje. Tačiau tam įtakos turi ir kiti veiksniai. Ląstelės membrana yra pralaidesnė K jonui⁺, tai yra, šis jonas gali lengviau praeiti pro jį. Yra jonų kanalų, žinomų kaip kalio nuotėkio kanalai, kurie leidžia praeiti K jonams⁺ iš ląstelės vidaus į jos išorę. Jie taip pat leidžia kai kuriems Na^+ jonams išeiti, nors šie kanalai yra maždaug 100 kartų pralaidesni kaliui.

Kitas elementas, vaidinantis esminį vaidmenį formuojant membranos potencialą, yra Na siurblys.^+- k⁺. Tai baltymas, kuris naudoja ATP nuolatiniam 3 Na jonų siurbliui gaminti⁺ iš ląstelės ir 2 K jonų⁺ į vidų, taip sukeldami didesnį teigiamų krūvių kaupimąsi tarpląstelinėje terpėje. Kai visi šie mechanizmai veikia kartu, nervinėse skaidulose susidaro maždaug -90 mV grynasis membranos potencialas. Būti potencialui reikšmė yra susijusi su ląstelės vidumi, tai yra, potencialas yra neigiamas tarpląstelinėje aplinkoje.

Veiksmo potencialas

Veiksmo potencialas prasideda staiga pasikeitus nuo normalaus neigiamo membranos potencialo. iki teigiamo potencialo ir baigiasi beveik taip pat greitu pokyčiu atgal link potencialo neigiamas. Veiklos potencialo generavimui ir vėlesniam atsigavimui reikalingi veikėjai yra nuo įtampos priklausomi natrio kanalai ir nuo įtampos priklausomi kalio kanalai. Tai joniniai kanalai, kurie atsidaro ir užsidaro priklausomai nuo membranos potencialo vertės tam tikru momentu.

Veiksmo potencialas prasideda ląstelei ramybės būsenoje ir jos membranos potencialui esant tipinei -90 mV vertei. Šios fazės metu membrana yra „poliarizuota“. Tam tikromis sąlygomis membrana staiga tampa labai pralaidi Na jonams.⁺, tokiu būdu, kad šie pradeda judėti link ląstelės vidaus ir potencialas pradeda tapti pozityvesnis.

Jei potencialas pasiekia vertę, kuri gali būti nuo -70 iki -50 mV, atsidaro nuo įtampos priklausomi natrio kanalai ir sparčiai juda daugiau Na jonų.⁺ link intracelulinės terpės. Šios fazės metu membranos pralaidumas natriui gali padidėti iki 5000 kartų ir potencialas membrana pasiekia vertes, kurios svyruoja tarp + 35 ir + 40 mV, tada sakoma, kad membrana yra „depoliarizuotas“. Nuo įtampos priklausomas natrio kanalas lieka atviras kelias dešimtis tūkstantųjų sekundės dalių ir tada užsidaro.

Kai membranos potencialas pasiekia 0 mV, pradeda atsidaryti nuo įtampos priklausomi kalio kanalai, leidžiantys tekėti K jonams.⁺ link ląstelės išorės. Tačiau dėl uždelsto kalio kanalų atsidarymo jie visiškai atsidaro, kai natrio kanalai pradeda užsidaryti. Abiejų įvykių derinys sukelia greitą membranos potencialo atsigavimą iki -90 mV ramybės vertės, šioje fazėje sakoma, kad vyksta „repoliarizacija“.