Definiția potențialului de acțiune și a membranei

Potențialul de acțiune implică o schimbare rapidă a potențialului de membrană al unei celule excitabile care se răspândește rapid peste ea. Potențialele de acțiune sunt mecanismul de bază pentru transmiterea informațiilor în sistemul nervos și în toate tipurile de mușchi.

Toate funcțiile îndeplinite de sistemul nostru nervos, contracția mușchilor care ne permite să ne mișcăm și bătăile inimii care permite transportul sângelui către toate celulele corpului nostru sunt orchestrate de semnale electrice care se propagă prin țesuturi implicat.

Potențial de membrană

Din punct de vedere pur fizic ne putem gândi la celule ca și cum ar fi baterii mici. Există sarcini electrice în mediul extracelular și mediul intracelular ale căror diferite concentrațiile au ca rezultat o diferență de potențial electric de-a lungul membranei celula. Gradientul electrochimic generat dă naștere la mai multe dintre fenomenele electrice care apar în celulă.

Ionii care sunt deosebit de relevanți atunci când se determină potențialul de membrană al celulelor sunt ionul de sodiu (Na

⁺) și ionul de potasiu (K⁺). Concentrația medie de Na⁺ în mediul extracelular este de 142 mEq/l în timp ce în mediul intracelular are o concentraţie de numai 14 mEq/l. Pe de altă parte, concentrația de K⁺ în afara celulei este de 4 mEq/l iar în interiorul celulei este de aproximativ 140 mEq/l.

Diferența de concentrație a acestor doi ioni între mediul extracelular și cel intracelular generează o diferență de potențial electric în membrana celulară. Cu toate acestea, există și alți factori care influențează acest lucru. Membrana celulară este mai permeabilă la ionul K⁺, adică acest ion poate trece mai ușor prin el. Există canale ionice cunoscute sub numele de canale de scurgere de potasiu care permit trecerea ionilor de K⁺ din interiorul celulei spre exteriorul acesteia. De asemenea, permit unor ioni Na^+ să scape, deși aceste canale sunt de aproximativ 100 de ori mai permeabile la potasiu.

Un alt element care joacă un rol fundamental în formarea potențialului de membrană este pompa de Na.^+- k⁺. Este o proteină care folosește ATP pentru a produce o pompă continuă de 3 ioni de Na⁺ din celulă și 2 ioni K⁺ spre interior, determinând astfel o acumulare mai mare de sarcini pozitive în mediul extracelular. Când toate aceste mecanisme acționează împreună, în fibrele nervoase se generează un potențial net de membrană de aproximativ -90 mV. Valoarea de a fi potențial este în raport cu interiorul celulei, adică potențialul este mai negativ în mediul intracelular.

potenţial de acţiune

Un potențial de acțiune începe cu o schimbare bruscă față de potențialul de membrană negativ normal. până la un potențial pozitiv și se termină cu o schimbare aproape la fel de rapidă înapoi spre potențial negativ. Actorii necesari pentru generarea unui potențial de acțiune și recuperarea ulterioară sunt canalele de sodiu dependente de tensiune și canalele de potasiu dependente de tensiune. Acestea sunt canale ionice care se deschid si se inchid in functie de valoarea potentialului membranar la un moment dat.

Un potențial de acțiune începe cu celula în repaus și cu potențialul ei de membrană la valoarea tipică de -90 mV. În această fază se spune că membrana este „polarizată”. În anumite condiții, membrana devine brusc foarte permeabilă la ionii de Na.⁺, in asa fel incat acestea incep sa se deplaseze spre interiorul celulei si potentialul incepe sa devina mai pozitiv.

Dacă potențialul atinge o valoare care poate fi între -70 și -50 mV, canalele de sodiu dependente de tensiune se deschid și are loc o mișcare rapidă a mai multor ioni de Na.⁺ spre mediul intracelular. În această fază, permeabilitatea membranei la sodiu poate crește de până la 5.000 de ori și potențialul membrana atinge valori care oscileaza intre + 35 si + 40 mV, apoi se spune ca membrana este „depolarizat”. Canalul de sodiu dependent de tensiune rămâne deschis pentru câteva zece miimi de secundă și apoi se închide.

Când potențialul membranei atinge 0 mV, canalele de potasiu dependente de tensiune încep să se deschidă, permițând fluxul ionilor de K.⁺ spre exteriorul celulei. Cu toate acestea, din cauza deschiderii întârziate a canalelor de potasiu, acestea se deschid complet atunci când canalele de sodiu încep să se închidă. Combinarea ambelor evenimente determină o recuperare rapidă a potențialului membranei la valoarea de repaus de -90 mV, în această fază se spune că are loc o „repolarizare”.