Kaj je akcijski potencial?

Vsakič, ko nekaj storite, od koraka do dvigovanja telefona, vaši možgani oddajajo električne signale na preostali del telesa. Ti signali so poklicani akcijski potenciali. Akcijski potenciali omogočajo vašim mišicam, da se natančno usklajujejo in premikajo. Prenašajo jih celice v možganih, imenovane nevroni.

Ključni ukrepi: akcijski potencial

Akcijske potenciale prenašajo celice v možganih, imenovane nevroni. Nevroni so odgovorni za usklajevanje in obdelavo informacij o svetu, ki se pošiljajo skozi svoja čutila, pošiljanje ukazov mišicam v telesu in prenašanje vseh električnih signalov med.

Nevron je sestavljen iz več delov, ki mu omogočajo prenos informacij po telesu:

• Dendriti so razvejani deli nevrona, ki prejemajo informacije od bližnjih nevronov.
• The celično telo nevrona vsebuje svoje jedro, ki vsebuje dedne podatke o celici in nadzoruje rast in razmnoževanje celice.
• The akson vodi električne signale stran od celičnega telesa in na svojih koncih prenaša informacije na druge nevrone ali aksonski terminali.

Na nevrona si lahko mislite kot na računalnik, ki sprejema vhod (kot je pritiskanje črkovne tipke na tipkovnici) s svojimi dendriti, nato pa vam ustvari izhod (če se tisto pismo prikaže na zaslonu računalnika) skozi njegov akson. Vmes se informacije obdelujejo tako, da vhodni rezultat ustvari želeni izhod.

Akcijski potenciali, imenovani tudi "trni" ali "impulzi", se pojavijo, ko se električni potencial po celični membrani hitro poveča, nato pade kot odziv na dogodek. Celoten postopek običajno traja nekaj milisekund.

Celična membrana je dvojna plast beljakovin in lipidov, ki obdaja celico in jo varuje vsebine iz zunanjega okolja in dovoljujejo le nekatere snovi, hkrati pa ohranjajo druge ven.

Električni potencial, izmerjen v voltih (V), meri količino električne energije, ki jo ima potencial narediti delati. Vse celice vzdržujejo električni potencial v svojih celičnih membranah.

Električni potencial v celični membrani, ki se meri s primerjanjem potenciala znotraj celice in zunaj, nastane, ker obstajajo razlike v koncentracijiali koncentracijski gradienti, nabitih delcev, imenovanih ioni zunaj v notranjosti celice. Ti gradienti koncentracije posledično povzročajo električna in kemična neravnovesja, ki vodijo ione do enakomernih neravnovesij, pri čemer več neenakomernih neravnovesij zagotavlja večji motivator, ali gonilna sila, za odpravo neravnovesij Za to se ion običajno premakne z visoko koncentracijske strani membrane na stran z nizko koncentracijo.

Dva iona, ki sta zanimiva za akcijske potenciale, je kalijev kation (K⁺) in natrijev kation (Na⁺), ki jih najdemo znotraj in zunaj celic.

• Obstaja večja koncentracija K⁺ znotraj celic glede na zunanjost.
• Obstaja večja koncentracija Na⁺ na zunanji strani celic glede na notranjost, približno 10-krat višja.

Kadar v akciji ni akcijskega potenciala (tj. Celica je v mirovanju), je električni potencial nevronov v potencial za počivanje membrane, ki se običajno meri na -70 mV. To pomeni, da je potencial notranjosti celice za 70 mV manjši od zunanje. Treba je opozoriti, da se to nanaša na ravnovesje stanja - ioni se še vedno premikajo v celico in zunaj nje, vendar na način, da ohrani potencial membranske mirovanja na dokaj konstantni vrednosti.

Potencial membranske membrane se lahko ohrani, ker celična membrana vsebuje beljakovine, ki tvorijo ionski kanali - luknje, ki omogočajo, da ioni tečejo v celice in iz njih - in natrij / kalij črpalke ki lahko črpajo ione v celico in iz nje.

Ionski kanali niso vedno odprti; nekatere vrste kanalov se odprejo le kot odziv na posebne pogoje. Te kanale imenujemo "zaporni" kanali.

A kanal za uhajanje se naključno odpre in zapre in pomaga vzdrževati membranski potencial celice. Kanali za uhajanje natrija omogočajo Na⁺ da se počasi premaknemo v celico (ker je koncentracija Na⁺ je na zunanji strani višja glede na notranjost), medtem ko kalijev kanal omogoča K⁺ da se premaknemo iz celice (ker je koncentracija K⁺ je na notranji strani višje od zunaj). Vendar pa je za kalij veliko več kanalov puščanja, kot jih ima natrij, zato se kalij iz celice pomika precej hitreje kot natrij, ki vstopa v celico. Tako obstaja več pozitivnega naboja zunaj celice, zaradi česar je potencial membranske mirovanja negativen.

Natrij / kalij črpalka vzdržuje potencial membrane počivanja s premikanjem natrija nazaj iz celice ali kalija v celico. Vendar pa ta črpalka prinese dva K⁺ ioni za vsake tri Na⁺ odstranjeni ioni, ki ohranjajo negativni potencial.

Ionski kanali z napetostjo so pomembni za akcijske potenciale. Večina teh kanalov ostane zaprta, ko je celična membrana blizu svojega potenciala za počitek. Ko pa potencial celice postane bolj pozitiven (manj negativen), se bodo ti ionski kanali odprli.

Akcijski potencial je a začasno odprava potenciala membrane mirovanja, od negativnega do pozitivnega. Akcijski potencial "špic" se običajno razdeli na več stopenj:

1. Kot odgovor na signal (oz dražljaj) kot nevrotransmiter, ki se veže na njegov receptor ali pritisne tipko s prstom, nekaj Na⁺ kanali se odprejo, kar omogoča Na⁺ da teče v celico zaradi koncentracijskega gradienta. Membranski potencial depolarizira, ali postane bolj pozitiven.
2. Ko membranski potencial doseže a prag vrednost - običajno okoli -55 mV - se akcijski potencial nadaljuje. Če potenciala ne dosežemo, se akcijski potencial ne zgodi in celica se vrne nazaj v svoj počivalni membranski potencial. Ta zahteva po doseganju praga je zato akcijski potencial imenovan kot vse ali nič dogodek.
3. Ko dosežete vrednost praga, napetost Na⁺ se odprejo kanali in Na⁺ ioni preplavijo v celico. Potencial membrane se preusmeri iz negativnega v pozitivnega, ker je notranjost celice zdaj bolj pozitivna glede na zunanjost.
4. Ko membranski potencial doseže +30 mV - je vrh akcijskega potenciala - napetostna zaščita kalij se odprejo kanali in K⁺ zapusti celico zaradi koncentracijskega gradienta. Membranski potencial repolarizira, ali se premakne nazaj proti negativnemu potencialu za počitek.
5. Nevron postane začasno hiperpolariziran kot K⁺ ioni povzročijo, da membranski potencial postane nekoliko bolj negativen kot potencial za počitek.
6. Nevron vstopi v a ognjevzdržnihobdobje, v katerem natrijeva / kalijeva črpalka vrne nevronu v svoj počivalni membranski potencial.

Akcijski potencial potuje po dolžini aksona proti terminalom aksona, ki informacije prenašajo na druge nevrone. Hitrost širjenja je odvisna od premera aksona - kjer širši premer pomeni hitrejše širjenje - in od tega, ali je del aksona pokrit ali ne mielin, maščobna snov, ki deluje podobno kot prevleka kabelske žice: prekrije aksone in preprečuje, da bi električni tok uhajal ven, kar omogoča hitrejše delovanje akcijskega potenciala.

• "12.4 Akcijski potencial." Anatomija in fiziologija, Pressbooks, opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/12-4-the-action-potential/.
• Charad, Ka Xiong. "Akcijski potenciali." Hiperfizika, hiperfizika.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/actpot.html.
• Egri, Csilla in Peter Ruben. "Akcijski potenciali: generacija in širjenje." ELS, John Wiley & Sons, Inc., 16. apr. 2012, spletna knjižnica.wiley.com/doi/10.1002/9780470015902.a0000278.pub2.
• "Kako komunicirajo nevroni." Lumen - Brezmejna biologija, Lumen učenje, tečaji.lumenlearning.com/boundless-biology/chapter/how-neurons-communicate/.