Definícia akčného potenciálu a membrány
Obezogénne Prostredie / / April 29, 2023
Titul z fyziky
Akčný potenciál zahŕňa rýchlu zmenu membránového potenciálu excitabilnej bunky, ktorá sa cez ňu rýchlo šíri. Akčné potenciály sú základným mechanizmom prenosu informácií v nervovom systéme a vo všetkých typoch svalov.
Všetky funkcie, ktoré vykonáva náš nervový systém, kontrakcie svalov, ktoré nám umožňujú pohybovať sa a srdcový tep umožňujú, aby sa krv dostala do všetkých buniek nášho tela, sú riadené elektrickými signálmi, ktoré sa šíria cez tkanivá zapojené.
Membránový potenciál
Z čisto fyzikálneho hľadiska môžeme články považovať za malé batérie. V extracelulárnom médiu a intracelulárnom médiu sú elektrické náboje, ktoré sa líšia koncentrácie vedú k rozdielu elektrického potenciálu cez membránu bunka. Generovaný elektrochemický gradient vedie k niekoľkým elektrickým javom, ktoré sa vyskytujú v článku.
Ióny, ktoré sú obzvlášť dôležité pri určovaní membránového potenciálu buniek, sú sodíkový ión (Na+) a draselný ión (K+). Priemerná koncentrácia Na+ v extracelulárnom médiu je 142 mEq/l, zatiaľ čo v intracelulárnom médiu má koncentráciu len 14 mEq/l. Na druhej strane koncentrácia K
+ mimo bunky je to 4 mEq/l a vo vnútri bunky je to približne 140 mEq/l.Rozdiel v koncentráciách týchto dvoch iónov medzi extracelulárnym a intracelulárnym médiom vytvára rozdiel v elektrickom potenciáli cez bunkovú membránu. Ovplyvňujú to však aj iné faktory. Bunková membrána je priepustnejšia pre ión K+, to znamená, že tento ión ním môže ľahšie prejsť. Existujú iónové kanály známe ako kanály úniku draslíka, ktoré umožňujú prechod iónov K+ z vnútra bunky do jej vonkajšej strany. Umožňujú tiež únik niektorých iónov Na^+, hoci tieto kanály sú približne 100-krát priepustnejšie pre draslík.
Ďalším prvkom, ktorý hrá zásadnú úlohu pri tvorbe membránového potenciálu, je Na pumpa.+- k+. Je to proteín, ktorý využíva ATP na výrobu kontinuálnej pumpy 3 Na iónov+ mimo bunky a 2 K ióny+ smerom dovnútra, čo spôsobuje väčšiu akumuláciu kladných nábojov v extracelulárnom médiu. Keď všetky tieto mechanizmy pôsobia spoločne, v nervových vláknach sa vytvára čistý membránový potenciál približne -90 mV. Hodnota bytia potenciálu je vzhľadom na vnútro bunky, to znamená, že potenciál je negatívnejší vo vnútrobunkovom prostredí.
akčný potenciál
Akčný potenciál začína náhlou zmenou od normálneho negatívneho membránového potenciálu. až po pozitívny potenciál a končí takmer rovnako rýchlou zmenou späť smerom k potenciálu negatívne. Aktérmi potrebnými na vytvorenie akčného potenciálu a následné zotavenie sú napäťovo riadené sodíkové kanály a napäťovo riadené draslíkové kanály. Ide o iónové kanály, ktoré sa otvárajú a zatvárajú v závislosti od hodnoty membránového potenciálu v určitom okamihu.
Akčný potenciál začína s bunkou v pokoji a s jej membránovým potenciálom pri typickej hodnote -90 mV. Počas tejto fázy sa membrána nazýva „polarizovaná“. Za určitých podmienok sa membrána náhle stane veľmi priepustnou pre ióny Na.+, a to takým spôsobom, že sa tieto začnú pohybovať smerom do vnútra bunky a potenciál sa začne stávať pozitívnejším.
Ak potenciál dosiahne hodnotu, ktorá môže byť medzi -70 a -50 mV, napäťovo riadené sodíkové kanály sa otvoria a dôjde k rýchlemu pohybu ďalších iónov Na.+ smerom k intracelulárnemu médiu. Počas tejto fázy sa priepustnosť membrány pre sodík môže zvýšiť až 5000-krát a potenciál membrána dosahuje hodnoty, ktoré oscilujú medzi + 35 a + 40 mV, potom sa hovorí, že membrána je „depolarizované“. Napäťovo riadený sodíkový kanál zostane otvorený niekoľko desaťtisícín sekundy a potom sa zatvorí.
Keď membránový potenciál dosiahne 0 mV, začnú sa otvárať napäťovo riadené draslíkové kanály, čo umožní tok iónov K.+ smerom von z bunky. Avšak kvôli oneskorenému otvoreniu draslíkových kanálov sa tieto úplne otvoria, keď sa sodíkové kanály začnú zatvárať. Kombinácia oboch dejov spôsobuje rýchle obnovenie membránového potenciálu na kľudovú hodnotu -90 mV, v tejto fáze vraj dochádza k "repolarizácii".
Referencie
Arthur C. Guyton a John E. Hala. (2016). Pojednanie o lekárskej fyziológii (trináste vydanie). Španielsko: Elsevier.Linda S. Costanzo. (2011). Fyziológia (štvrté vydanie). Španielsko: Elsevier.