Mi az akciópotenciál?

Minden alkalommal, amikor valamit megtesz, kezdve egy lépést a telefon felvételéig, az agyad elektromos jeleket továbbít a test többi részéhez. Ezeket a jeleket hívják akciópotenciálok. Az akciópotenciálok lehetővé teszik az izmok számára, hogy pontosan koordinálhassák és mozogjanak. Az agy sejtjei továbbítják őket, úgynevezett neuronoknak.

Kulcsfontosságú lehetőségek: cselekvési potenciál

Az akciópotenciálokat az agy sejtjei továbbítják neuronok. A neuronok felelősek a világon átjutott információk koordinálásáért és feldolgozásáért az érzékeidet, parancsokat küld a test izmainak, és továbbítja az összes elektromos jelet között.

A neuron több részből áll, amelyek lehetővé teszik az információ átadását a test egész területén:

• dendritek a neuron elágazó részei, amelyek információkat kapnak a közeli neuronoktól.
• Az sejt test a neuron tartalmazza sejtmag, amely tartalmazza a sejt örökölt információit, és szabályozza a sejt növekedését és szaporodását.
• Az axon - elektromos jeleket vezet a sejttesttől távol, információt továbbít a végén lévő más neuronokra, vagy - axon terminálok.

Gondolkodhat az idegsejtekre, mint egy számítógép, amely bemenetet fogad (pl. Egy betűgomb megnyomása a billentyűzeten) a dendritjein keresztül, majd egy kimenetet ad (látva, hogy ez a levél felbukkan a számítógép képernyőjén) keresztül axon. Közben az információt úgy dolgozzák fel, hogy a bemenet a kívánt eredményt adja.

A „tüskéknek” vagy „impulzusoknak” is nevezett akciós potenciálok akkor fordulnak elő, amikor a sejtmembránon keresztüli elektromos potenciál gyorsan növekszik, majd esik, egy eseményre reagálva. A teljes folyamat általában néhány milliszekundumot vesz igénybe.

A sejtmembrán egy fehérjék és lipidek kettős rétege, amely körülveszi a sejtet, védi a sejtet a külső környezet tartalmát, és csak bizonyos anyagok bejuttatását engedi meg, miközben mások megtartanak ki.

A V (V) -ben mért elektromos potenciál azt a villamos energiamennyiséget méri, amely rendelkezik lehetséges csinálni munka. Minden sejt fenntartja az elektromos potenciált a sejtmembránjain keresztül.

A sejtmembránon keresztüli elektromos potenciál, amelyet úgy mérnek, hogy összehasonlítják a sejt belsejében lévő potenciált a külsővel, azért merülnek fel, mert vannak koncentrációbeli különbségekvagy koncentráció-gradiensek, a töltött részecskéknek, amelyeket ionoknak nevezünk, szemben a cellával szemben. Ezek a koncentráció-gradiensek viszont olyan elektromos és kémiai egyensúlyhiányokat okoznak, amelyek az ionokat az egyenlőtlenségek kiegyenlítésére vezetik, az eltérő egyensúlyhiányok nagyobb motivációt eredményeznek, vagy hajtóerő, az egyensúlytalanságok orvoslására. Ehhez egy ion általában a membrán nagykoncentrációs oldaláról az alacsony koncentrációjú oldalra mozog.

Az akciós potenciál szempontjából érdekes két ion a kálium-kation (K⁺) és a nátrium-kation (Na⁺), amely a sejtekben és azokon kívül is megtalálható.

• Van nagyobb K koncentráció⁺ a sejtek belseje a külsejéhez viszonyítva.
• Nagyobb a Na koncentráció⁺ a sejtek külső oldalán, körülbelül tízszeres magasságban.

Ha nincs folyamatban akciópotenciál (azaz a sejt „nyugalomban van”), akkor a neuronok elektromos potenciálja a nyugtató membránpotenciál, amelyet általában -70 mV körül mérnek. Ez azt jelenti, hogy a cella belső potenciálja 70 mV-kal alacsonyabb, mint a külső. Meg kell jegyezni, hogy ez egy egyensúlyi az állapotionok még mindig mozognak a cellába és a cellából, de oly módon, hogy a nyugalmi membránpotenciál meglehetősen állandó értéken maradjon.

A nyugalmi membránpotenciál fenntartható, mivel a celluláris membrán olyan fehérjéket tartalmaz, amelyek képesek ioncsatornák - lyukak, amelyek lehetővé teszik az ionok beáramlását a sejtekbe és a cellákból - és nátrium / kálium szivattyúk amely képes ionokat szivattyúzni a cellából és a cellából.

Az ioncsatornák nem mindig nyitottak; bizonyos típusú csatornák csak az adott körülményekre reagálva nyílnak meg. Ezeket a csatornákat tehát „kapu” csatornáknak nevezzük.

A szivárgási csatorna véletlenszerűen nyit és zár, és segít fenntartani a sejt nyugalmi membránpotenciálját. A nátrium-szivárgási csatornák lehetővé teszik a Na-t⁺ lassan bejutni a sejtbe (mert a Na⁺ belülről magasabb), míg a káliumcsatornák lehetővé teszik a K-értéket⁺ kilépni a sejtből (mert a K⁺ belülről magasabb, mint kívül). A káliumhoz viszont sokkal több szivárgási csatorna létezik, mint a nátriumé, így a kálium sokkal gyorsabban távozik a sejtből, mint a nátrium. Így a pozitív töltés nagyobb kívül A sejt membránja negatívvá teszi a pihenő membránpotenciált.

Nátrium / kálium szivattyú fenntartja a nyugalmi membránpotenciált azáltal, hogy a nátriumot visszaviszi a sejtből vagy a káliumot a sejtbe. Ez a szivattyú azonban két K-t hoz létre⁺ ionok minden három Na-ra⁺ ionok eltávolítva, fenntartva a negatív potenciált.

Feszültségfüggő ioncsatornák fontosak a cselekvési potenciál szempontjából. Ezeknek a csatornáknak a többsége zárva marad, ha a sejtmembrán közel áll nyugtató membránjának potenciáljához. Amikor azonban a sejt potenciálja pozitívabbá (kevésbé negatívvá) válik, ezek az ioncsatornák kinyílnak.

A cselekvési potenciál a ideiglenes a nyugalmi membránpotenciál megfordítása negatívról pozitívra. A „tüske” akciópotenciál általában több szakaszra oszlik:

1. Válaszként egy jelre (vagy inger), mint egy neurotranszmitter, amely kötődik a receptorához, vagy megnyom egy gombot az ujjával, némi Na⁺ csatornák nyitva, lehetővé téve a Na⁺ hogy befolyjon a cellába a koncentráció-gradiens miatt. A membránpotenciál depolarizálja, vagy pozitívabbá válik.
2. Amint a membránpotenciál eléri az a küszöb érték - általában -55 mV körül - az akciós potenciál folytatódik. Ha a potenciált nem érik el, akkor az akciós potenciál nem fordul elő, és a sejt visszatér nyugalmi membránpotenciáljához. A küszöbérték elérésének ezen követelményét nevezik az akciópotenciálnak Mindent vagy semmit esemény.
3. A küszöbérték elérése után a feszültséggel ellátott Na⁺ csatornák nyitva, és Na⁺ az ionok elárasztanak a cellába. A membránpotenciál negatívról pozitívra változik, mivel a sejt belseje most pozitívabb a külsõhöz képest.
4. Amint a membránpotenciál eléri a +30 mV-t - az akciós potenciál csúcsát - feszültség-kapu kálium csatornák nyitva vannak, és K⁺ elhagyja a sejtet a koncentráció-gradiens miatt. A membránpotenciál repolarizációját, vagy visszatér a negatív nyugalmi membránpotenciál felé.
5. A neuron átmenetileg válik hiperpolarizált mint a K⁺ Az ionok miatt a membránpotenciál egy kicsit negatívabb lesz, mint a nyugalmi potenciál.
6. A neuron belép a makacsidőszak, amelyben a nátrium / kálium szivattyú visszatér a neuron nyugalmi membránpotenciáljához.

Az akciós potenciál az axon hosszán az axonterminálok felé halad, amelyek továbbítják az információt más neuronokhoz. A terjedési sebesség az axon átmérőjétől függ - ahol egy szélesebb átmérő gyorsabb terjedést jelent -, és attól, hogy az axon egy része le van-e borítva vagy sem. mielin, egy zsíros anyag, amely hasonlóan működik a kábel huzalának burkolásánál: burkolja az axont és megakadályozza az elektromos áram kiszivárgását, lehetővé téve az akciós potenciál gyorsabb megjelenését.

• “12.4 A cselekvési potenciál.” Anatómia és fiziológia, Sajtókönyvek, opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/12-4-the-action-potential/.
• Charad, Ka Xiong. „Akciópotenciálok.” HyperPhysics, hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/actpot.html.
• Egri, Csilla és Peter Ruben. “Akciópotenciálok: generáció és szaporodás.” ELS, John Wiley & Sons, Inc., április 16. 2012, onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9780470015902.a0000278.pub2.
• "Hogyan kommunikálnak a neuronok." Lumen - Határtalan biológia, Lumen tanulás, course.lumenlearning.com/boundless-biology/chapter/how-neurons-communicate/.