Определение потенциала действия и мембраны

Потенциал действия включает быстрое изменение мембранного потенциала возбудимой клетки, которое быстро распространяется по ней. Потенциалы действия являются основным механизмом передачи информации в нервной системе и во всех типах мышц.

Все функции, которые выполняет наша нервная система, сокращение мышц, которое позволяет нам двигаться, и сердцебиение, которое позволяют крови нестись ко всем клеткам нашего тела управляются электрическими сигналами, которые распространяются через ткани вовлеченный.

Мембранный потенциал

С чисто физической точки зрения мы можем думать о ячейках как о маленьких батареях. Во внеклеточной среде и внутриклеточной среде существуют электрические заряды, различающиеся между собой. концентрации вызывают разность электрических потенциалов на мембране клетка. Генерируемый электрохимический градиент вызывает несколько электрических явлений, происходящих в клетке.

Ионы, которые особенно важны при определении мембранного потенциала клеток, - это ион натрия (Na

⁺) и ион калия ( K⁺). Средняя концентрация Na⁺ во внеклеточной среде он составляет 142 мэкв/л, а во внутриклеточной среде имеет концентрацию всего 14 мэкв/л. С другой стороны, концентрация K⁺ вне клетки она составляет 4 мг-экв/л, а внутри клетки примерно 140 мг-экв/л.

Разница в концентрации этих двух ионов между внеклеточной и внутриклеточной средой создает разницу в электрическом потенциале на клеточной мембране. Однако есть и другие факторы, влияющие на это. Клеточная мембрана более проницаема для иона К.⁺, то есть этот ион может легче пройти через него. Существуют ионные каналы, известные как каналы утечки калия, которые позволяют проходить ионам калия.⁺ изнутри клетки наружу. Они также пропускают часть ионов Na^+, хотя эти каналы примерно в 100 раз более проницаемы для калия.

Еще одним элементом, играющим фундаментальную роль в формировании мембранного потенциала, является натриевая помпа.^+- к⁺. Это белок, который использует АТФ для создания непрерывного насоса из 3 ионов Na.⁺ из клетки и 2 К ионов⁺ внутрь, вызывая тем самым большее накопление положительных зарядов во внеклеточной среде. Когда все эти механизмы действуют вместе, в нервных волокнах создается суммарный мембранный потенциал примерно -90 мВ. Значение потенциала связано с внутренней частью клетки, то есть потенциал более отрицателен во внутриклеточной среде.

потенциал действия

Потенциал действия начинается с внезапного изменения нормального отрицательного мембранного потенциала. до положительного потенциала и заканчивается почти таким же быстрым изменением обратно к потенциалу отрицательный. Действующими лицами, необходимыми для генерации потенциала действия и последующего восстановления, являются потенциалзависимые натриевые каналы и потенциалзависимые калиевые каналы. Это ионные каналы, открывающиеся и закрывающиеся в зависимости от величины мембранного потенциала в определенный момент.

Потенциал действия начинается с клетки в состоянии покоя и с ее мембранного потенциала при типичном значении -90 мВ. Во время этой фазы говорят, что мембрана «поляризована». При определенных условиях мембрана внезапно становится очень проницаемой для ионов Na.⁺, таким образом, что они начинают двигаться внутрь клетки, и потенциал становится более положительным.

Если потенциал достигает значения, которое может быть между -70 и -50 мВ, открываются потенциалзависимые натриевые каналы, и происходит быстрое движение большего количества ионов Na.⁺ по направлению к внутриклеточной среде. В эту фазу проницаемость мембраны для натрия может увеличиться до 5000 раз, а потенциал мембрана достигает значений, которые колеблются между + 35 и + 40 мВ, тогда говорят, что мембрана «деполяризованный». Потенциалзависимый натриевый канал остается открытым несколько десятитысячных секунды, а затем закрывается.

Когда мембранный потенциал достигает 0 мВ, потенциал-управляемые калиевые каналы начинают открываться, открывая доступ ионам калия.⁺ к внешней стороне клетки. Однако из-за замедленного открытия калиевых каналов они полностью открываются, когда натриевые каналы начинают закрываться. Сочетание обоих событий вызывает быстрое восстановление мембранного потенциала до значения покоя -90 мВ, в этой фазе говорят, что происходит «реполяризация».