Čo je akčný potenciál?

Vždy, keď niečo urobíte, od kroku po zdvihnutie telefónu, váš mozog prenáša elektrické signály do zvyšku tela. Tieto signály sa volajú akčné potenciály. Akčný potenciál umožňuje vašim svalom koordinovať sa a presne sa pohybovať. Sú prenášané bunkami v mozgu nazývanými neuróny.

Kľúčové cesty: Potenciál akcie

Akčné potenciály sú prenášané bunkami v mozgu zvanými neuróny. Neuróny sú zodpovedné za koordináciu a spracovanie informácií o svete, ktoré sú zasielané vaše zmysly, posielanie príkazov na svaly v tele a odovzdávanie všetkých elektrických signálov medzi nimi.

Neurón sa skladá z niekoľkých častí, ktoré mu umožňujú prenášať informácie do celého tela:

• dendrity sú rozvetvené časti neurónu, ktoré prijímajú informácie od blízkych neurónov.
• bunkové telo neurónu obsahuje jeho jadro, ktorý obsahuje dedičné informácie o bunke a riadi jej rast a reprodukciu.
• axon - vedie elektrické signály od tela bunky a prenáša informácie do iných neurónov na svojich koncoch, alebo - terminály axonové.

Môžete myslieť na neurón ako na počítač, ktorý prijíma vstup (napríklad stlačenie klávesu s písmenom na klávesnici) prostredníctvom jeho dendritov, potom vám poskytne výstup (vidiac toto písmeno sa objaví na obrazovke vášho počítača) cez jeho axon. Medzi tým sa informácia spracuje tak, že výsledkom vstupu bude požadovaný výstup.

Akčné potenciály, tiež nazývané „hroty“ alebo „impulzy“, sa vyskytujú, keď elektrický potenciál naprieč bunkovou membránou rýchlo stúpa a potom klesá v reakcii na udalosť. Celý proces zvyčajne trvá niekoľko milisekúnd.

Bunková membrána je dvojitá vrstva proteínov a lipidov, ktorá obklopuje bunku, ktorá ju chráni obsah z vonkajšieho prostredia a povoľujúci iba určité látky pri zachovaní ostatných von.

Elektrický potenciál meraný vo voltoch (V) meria množstvo elektrickej energie, ktorá má potenciál robiť práca. Všetky bunky si udržiavajú elektrický potenciál cez svoje bunkové membrány.

Elektrický potenciál cez bunkovú membránu, ktorý sa meria porovnaním potenciálu vo vnútri bunky s vonkajšou stranou, vzniká, pretože existujú rozdiely v koncentráciialebo koncentračné gradientynabitých častíc nazývaných ióny zvonka verzus vo vnútri bunky. Tieto gradienty koncentrácie zase spôsobujú elektrickú a chemickú nerovnováhu, ktorá vedie ióny k vyrovnaniu nerovnováhy, pričom nerovnomernejšie nerovnováhy poskytujú väčší motivátor, alebo hnacia sila, na odstránenie nerovnováhy. Aby sa to dosiahlo, ión sa typicky pohybuje zo strany s vysokou koncentráciou membrány na stranu s nízkou koncentráciou.

Dva ióny záujmu o akčné potenciály sú katión draslíka (K⁺) a sodíkový katión (Na⁺), ktoré sa nachádzajú vo vnútri a zvonka buniek.

• Existuje vyššia koncentrácia K⁺ vo vnútri buniek vo vzťahu k vonkajšku.
• Existuje vyššia koncentrácia Na⁺ na vonkajšej strane buniek relatívne dovnútra, asi desaťkrát vyššia.

Pokiaľ nedochádza k akčnému potenciálu (t. J. Bunka je „v pokoji“), elektrický potenciál neurónov je v pokojový membránový potenciál, ktorá sa zvyčajne meria okolo -70 mV. To znamená, že potenciál vo vnútri bunky je o 70 mV nižší ako zvonka. Malo by sa poznamenať, že sa to týka rovnováha stavy - ióny sa stále pohybujú do a von z bunky, ale takým spôsobom, ktorý udržiava pokojový membránový potenciál na pomerne konštantnej hodnote.

Pokojový membránový potenciál sa môže udržať, pretože bunková membrána obsahuje proteíny, ktoré sa tvoria iónové kanály - diery, ktoré umožňujú iónom prúdiť do a von z buniek - a sodík / draslík čerpadlá ktoré môžu pumpovať ióny do bunky a von z nej.

Iónové kanály nie sú vždy otvorené; niektoré typy kanálov sa otvárajú iba v reakcii na konkrétne podmienky. Tieto kanály sa nazývajú „hradlové“ kanály.

únikový kanál náhodne sa otvára a zatvára a pomáha udržiavať pokojový membránový potenciál bunky. Kanále na únik sodíka umožňujú Na⁺ pomaly sa pohybovať do bunky (pretože koncentrácia Na⁺ je vyššia na vonkajšej strane vo vnútri), zatiaľ čo draslíkové kanály umožňujú K⁺ presunúť sa z bunky (pretože koncentrácia K⁺ je vo vnútri vyššia oproti vonkajšej časti). Existuje však oveľa viac únikových kanálov pre draslík ako pre sodík, a tak sa draslík pohybuje von z bunky oveľa rýchlejšie ako sodík vstupujúci do bunky. Preto je na internete pozitívnejší poplatok zvonka bunky, čo spôsobuje, že pokojový membránový potenciál je negatívny.

Sodík / draslík čerpadlo udržuje pokojový membránový potenciál presunutím sodíka späť z bunky alebo draslíka do bunky. Toto čerpadlo však prináša dve K⁺ ióny na každé tri Na⁺ ióny odstránené, udržiavajúc negatívny potenciál.

Napätím riadené iónové kanály sú dôležité pre akčný potenciál. Väčšina z týchto kanálov zostáva uzavretá, keď je bunková membrána blízko svojho pokojového membránového potenciálu. Ak sa však potenciál bunky stane pozitívnejším (menej negatívnym), tieto iónové kanály sa otvoria.

Akčný potenciál je dočasný zvrátenie potenciálu pokojovej membrány, zo záporného na pozitívny. Akčný potenciál „špička“ je zvyčajne rozdelený do niekoľkých etáp:

1. V reakcii na signál (alebo podnet), ako je neurotransmiter viažuci sa na jeho receptor alebo stlačený kláves prstom, nejaký Na⁺ kanály otvorené, čo umožňuje Na⁺ prúdiť do bunky v dôsledku koncentračného gradientu. Membránový potenciál depolarizesalebo sa stáva pozitívnejšou.
2. Len čo membránový potenciál dosiahne a prah hodnota - zvyčajne okolo -55 mV - akčný potenciál pokračuje. Ak sa potenciál nedosiahne, akčný potenciál sa nestane a bunka sa vráti k svojmu pokojovému membránovému potenciálu. Táto požiadavka na dosiahnutie prahu je dôvod, prečo sa akčný potenciál nazýva všetko alebo nič event.
3. Po dosiahnutí prahovej hodnoty sa napäťovo hradí Na⁺ kanály otvorené a Na⁺ Ióny zaplavujú bunku. Membránový potenciál vyletí z negatívneho na pozitívny, pretože vo vnútri bunky je teraz viac pozitívny v porovnaní s vonkajšou stranou.
4. Keď membránový potenciál dosiahne +30 mV - vrchol akčného potenciálu - napäťovo riadený draslík kanály otvorené a K⁺ opúšťa bunku v dôsledku koncentračného gradientu. Membránový potenciál repolarizujealebo sa posúva späť k negatívnemu pokojovému membránovému potenciálu.
5. Neurón sa dočasne stáva hyperpolarizuje ako K⁺ Ióny spôsobujú, že sa membránový potenciál stáva o niečo negatívnejší ako pokojový potenciál.
6. Neurón vstupuje do a žiaruvzdornýperióda, v ktorom sodno-draselné čerpadlo vracia neurón do pokojového membránového potenciálu.

Akčný potenciál sa pohybuje po dĺžke axónu smerom k terminálom axónu, ktoré prenášajú informácie do iných neurónov. Rýchlosť šírenia závisí od priemeru axónu - kde väčší priemer znamená rýchlejšie šírenie - a od toho, či je časť axónu pokrytá alebo nie. myelín, mastná látka, ktorá pôsobí podobne ako obal káblového vodiča: obaluje axón a zabraňuje úniku elektrického prúdu, čo umožňuje rýchlejšie pôsobenie akčného potenciálu.

• „12.4 Akčný potenciál.“ Anatómia a fyziológia, Pressbooks, opentextbc.ca/anatomyandfhysiology/chapter/12-4-the-action-potential/.
• Charad, Ka Xiong. „Akčné možnosti.“ HyperPhysics, hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/actpot.html.
• Egri, Csilla a Peter Ruben. „Akčné možnosti: generácia a propagácia.“ EĽS, John Wiley & Sons, Inc., 16. apríla. 2012, onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9780470015902.a0000278.pub2.
• "Ako Neuroni komunikujú." Lumen - Boundless Biology, Lumen Learning, courses.lumenlearning.com/boundless-biology/chapter/how-neurons-communicate/.