Шта је акциони потенцијал?

Сваки пут када нешто учините, од предузимања корака до подизања телефона, ваш мозак шаље електрични сигнал остатку вашег тела. Ти се сигнали позивају акцијски потенцијали. Акцијски потенцијали омогућавају вашим мишићима да се прецизно координирају и крећу. Преносе их ћелије у мозгу зване неурони.

Кључни кораци: акциони потенцијал

Акцијски потенцијали преносе се ћелије у мозгу зване неурона. Неурони су одговорни за координацију и обраду информација о свету који се шаље своја чула, слање команди мишићима у телу и преношење свих електричних сигнала унутра између.

Неуро је састављен од више делова који му омогућавају да преноси информације по телу:

• Дендрити су разгранати делови неурона који примају информације од неурона у близини.
• Тхе ћелија тела неурона садржи његово језгро, који садржи наследне информације о ћелији и контролише њен раст и репродукцију.
• Тхе акон води електричне сигнале далеко од ћелијског тела, преносећи информације на друге неуроне на његовим крајевима, или аксонски терминали.

О неурону можете размишљати као о рачунару, који прима улаз (попут притиска на слово на тастатури) кроз своје дендрите, а затим вам даје излаз (видећи да се то слово појави на екрану рачунара) кроз његов акон. У међувремену се информације обрађују тако да унос резултира жељеним излазом.

Акцијски потенцијали, који се називају и „шиљци“ или „импулси“, настају када се електрични потенцијал кроз ћелијску мембрану брзо повећава, а затим пада, као одговор на догађај. Цео процес обично траје неколико милисекунди.

Ћелијска мембрана је двоструки слој протеина и липида који окружује ћелију, штитећи је садржаје из спољашње средине и дозвољавање задржавања само неких супстанци, а задржавање других напоље.

Електрични потенцијал, мерено у волтима (В), мери количину електричне енергије која има потенцијал урадити посао. Све ћелије одржавају електрични потенцијал у својим ћелијским мембранама.

Електрични потенцијал кроз ћелијску мембрану, који се мери упоређивањем потенцијала унутар ћелије и спољашњег, настаје зато што постоје разлике у концентрацији, или градијенти концентрације, наелектрисаних честица званих јони напољу насупрот ћелији. Ови градијенти концентрације заузврат узрокују електричну и хемијску неравнотежу која потиче јоне да уравнотеже неравнотеже, а различити неравнотеже пружају већи мотиватор, или покретачка снага, да се неравнотеже санирају. Да би се то постигло, јон се обично креће са странице мембране са високом концентрацијом на страну са ниском концентрацијом.

Два јона од интереса за акционе потенцијале су калијум калијум (К⁺) и натријум-катион (На⁺), који се могу наћи унутар и изван ћелија.

• Постоји већа концентрација К⁺ унутар ћелија у односу на спољашњу страну.
• Постоји већа концентрација На⁺ на спољној страни ћелија у односу на унутрашњост, око 10 пута већи.

Када у току нема акционог потенцијала (тј. Ћелија је у мировању), електрични потенцијал неурона је у мембрански потенцијал одмарања, која се обично мери на око -70 мВ. То значи да је потенцијал унутрашњости ћелије за 70 мВ нижи од спољашњег. Треба напоменути да се ово односи на равнотежа стања - јони се и даље крећу у ћелију и ван ње, али на начин који одржава потенцијал мембрана у мировању на прилично константној вредности.

Потенцијал мембране одмора може да се одржи јер ћелијска мембрана садржи протеине који формирају јонски канали - рупе које омогућавају јонима да улазе у ћелије и из њих - и натријуму / калијуму пумпе који могу да пумпа јоне у ћелију и ван ње.

Ионски канали нису увек отворени; неке врсте канала се отварају само као одговор на специфичне услове. Ови канали се тако називају "гатед" канали.

А канал за цурење отвара се и затвара насумично и помаже у одржавању мембранског потенцијала ћелије у мировању. Канали за цурење натријума омогућавају На⁺ да се полако померају у ћелију (јер је концентрација На⁺ је виша споља у односу на унутрашњост), док калијумски канали омогућавају К⁺ да се одсели из ћелије (јер је концентрација К⁺ је виша са унутрашње стране у односу на спољашњу страну). Међутим, постоји много више канала за пропуштање калијума него натријума, па калијум одлази из ћелије много брже од натријума који улази у ћелију. Дакле, постоји више позитивног набоја за напољу ћелије, узрокујући негативан потенцијал мембране у мировању.

Натријум / калијум пумпа одржава потенцијал мембранне мировања померањем натријума назад из ћелије или калијума у ​​ћелију. Међутим, ова пумпа доноси два К⁺ јона за свака три На⁺ јони уклоњени, одржавајући негативни потенцијал.

Ионски канали под напоном важни су за акционе потенцијале. Већина ових канала остаје затворена када је ћелијска мембрана близу свог потенцијала за мировање. Међутим, када потенцијал ћелије постане позитивнији (мање негативан), ти ће се јонски канали отворити.

Акциони потенцијал је привремени преокрет потенцијала мембране у мировању, од негативног до позитивног. Акцијски потенцијал „шиљак“ се обично разбија у неколико фаза:

1. Као одговор на сигнал (или подстицај) попут неуротрансмитера који се веже за његов рецептор или притискате тастер прстом, неки На⁺ канали се отварају, омогућавајући На⁺ да тече у ћелију због градијента концентрације. Мембрански потенцијал деполаризира, или постаје позитивнији.
2. Једном када потенцијал мембране достигне а праг вредност - обично око -55 мВ - акциони потенцијал се наставља. Ако потенцијал није достигнут, акциони потенцијал се не дешава и ћелија ће се вратити у свој мембрански потенцијал у мировању. Овај захтев да се достигне праг је разлог зашто се акциони потенцијал назива све или ништа догађај.
3. Након достизања граничне вредности, На Напон са Напон⁺ отварају се канали и На⁺ јони се преливају у ћелију. Потенцијал мембране се претвара из негативног у позитиван јер је унутрашњост ћелије сада позитивнија у односу на спољашњу.
4. Како мембрански потенцијал достигне +30 мВ - врхунац акционог потенцијала - напон је заштићен калијума канали се отварају и К⁺ напушта ћелију због градијента концентрације. Мембрански потенцијал реполаризира, или се креће назад према негативном потенцијалу за одмарање.
5. Неуро постаје привремено хиперполаризован као К⁺ јони узрокују да мембрански потенцијал постане мало негативнији од потенцијала за одмор.
6. Неуро уђе у а ватросталнираздобље, у којој натријум / калијумска пумпа враћа неурон у мембрански потенцијал.

Акцијски потенцијал путује дужином аксона према терминалима аксона, који информације преносе на друге неуроне. Брзина ширења зависи од пречника аксона - где шири пречник значи брже ширење - и од тога да ли је део аксона покривен или не мијелин, масна супстанца која делује слично као покривање кабловске жице: прекрива акон и спречава пропуштање електричне струје, омогућавајући акционом потенцијалу брже да се појави.

• „12.4 Акциони потенцијал.“ Анатомија и физиологија, Прессбоокс, опентектбц.ца/анатомиандпхисиологи/цхаптер/12-4-тхе-ацтион-потентиал/.
• Цхарад, Ка Ксионг. "Акциони потенцијали." ХиперПхисицс, хиперпхисицс.пхи-астр.гсу.еду/хбасе/Биологи/ацтпот.хтмл.
• Егри, Цсилла и Петер Рубен. „Акциони потенцијали: Генерација и ширење.“ ЕЛС, Јохн Вилеи & Сонс, Инц., 16. априла 2012, онлинелибрари.вилеи.цом/дои/10.1002/9780470015902.а0000278.пуб2.
• "Како неурони комуницирају." Лумен - биологија без граница, Лумен учење, течајеви.луменлеарнинг.цом/боундлесс-биологи/цхаптер/хов-неуронс-цоммуницате/.