Potențial de acțiune explicat! Funcția, sarcina, bolile; Tulburare
Neuron (celulă nervoasă)
Pixabay/fanukhan986
Termenul de potențial de acțiune se referă la modificări pe termen scurt în potențialul membranei din corp. Potențialele de acțiune apar de obicei pe dealul axon al celulelor nervoase și asigură transmiterea stimulului.
Potențialul de acțiune are o curbă de tensiune de la -90 mV la peste +30 mV și este contrapartida potențialului de repaus. Următorul articol explică mai întâi care este potențialul de acțiune și ce sarcini și funcții își asumă în organism. În plus, sunt menționate plângerile și bolile legate de potențialul de acțiune și toate faptele importante sunt rezumate în liste.
Care este potențialul de acțiune?
Potențialul de acțiune este înțeles ca un proces corporal în care are loc o inversare spontană a sarcinii în celulele nervoase. Aproape toate potențialele de acțiune apar pe dealul axon al celulelor nervoase, prin care dealul axon este întotdeauna punctul de origine al proiecțiilor înainte ale fiecărei celule nervoase individuale. Pentru a efectua inversarea spontană a aterizării, potențialul de acțiune migrează de-a lungul procesului nervos sau axon.
Fiecare potențial de acțiune are o durată diferită. Perioadele cuprinse între o milisecundă și câteva minute sunt complet normale. În același timp, durata potențialului de acțiune nu are niciun efect asupra intensității sale, deoarece aceasta este întotdeauna aceeași. Astfel, nu există o diviziune în potențiale de acțiune slabe și puternice. Cu toate acestea, potențialele de acțiune pot fi împărțite în toate sau în nimic.
Toate reacțiile apar atunci când stimulul este suficient de puternic și astfel potențialul de acțiune este complet declanșat. Nimic din reacții, pe de altă parte, nu este dat de un potențial de acțiune care nu a fost declanșat deloc. Reacțiile la totul și la nimic au ambele faze pe care trebuie să le parcurgă.
Durata și fazele
Durata potențialului de acțiune depinde de celula respectivă. O celulă musculară a inimii, de exemplu, are un potențial de acțiune de câteva sute de milisecunde. Durata este determinată de ritmul cardiac propriu, astfel încât să existe diferențe legate de subiect.
Apul unei celule musculare cardiace este determinat de ritmul cardiac
O celulă musculară scheletică, pe de altă parte, are o durată de acțiune semnificativ mai mică. La una până la două milisecunde, durata lor este de numai aproximativ o sutime.
Potențialul de acțiune, care este adesea abreviat ca ap, are în general patru faze. În prima fază, modificarea tensiunii dintre interiorul celulei și exteriorul celulei este de -90 mV până la +30 mV. Acest proces se numește depolarizare și creează un vârf de scurtă tensiune, așa-numitul vârf inițial.
Vârful inițial are o tensiune de aproximativ +30 mV. După atingerea vârfului inițial, începe a doua fază.
Valoarea scade ușor la aproximativ 0 mV. Aici rămâne de ceva timp, deci această fază se numește faza platoului. A treia fază urmează faza platoului, în care urmează repolarizarea. Aici se folosește și pompa de sodiu-potasiu. În cele din urmă, este inițiată a patra fază sau potențialul de odihnă.
Dintr-o privire
Rezumatul potențialului de acțiune
- inversarea sarcinii spontane a celulelor nervoase
- apar pe dealul axon al celulelor nervoase
- rătăcesc prin axon
- are durate diferite - de la câteva milisecunde la minute
- nici o împărțire în potențiale de acțiune slabe și puternice - doar toate și nimic reacțiile
- are o curbă mare de tensiune - de la -90 mV la +30 mV înapoi la -90 mV
- asigură o scurtă polarizare a potențialelor de odihnă
- are patru faze diferite
Transmiterea semnalului
Transmiterea semnalului neuronal în sistemul nervos central
Potențialul de acțiune face parte din transmisia semnalului neuronal în sistemul nervos central. Sarcina principală a nervilor este de a transmite informații și astfel de a declanșa reacții în corp, printre altele. Pentru a face acest lucru, majoritatea celulelor nervoase au două tipuri de procese specializate.
Axonul, care este responsabil pentru potențialul de acțiune, conduce informațiile departe de corpul celulei și de alte celule nervoase. În schimb, informațiile sunt primite prin intermediul dendritelor și transmise corpului celulei. Dendritele sunt foarte asemănătoare cu ramurile unui copac.
Cei doi neuroni nu sunt conectați direct între ei. Între ele se află sinapsele, prin care anumite celule nervoase pot stabili o legătură cu alte mii de celule nervoase.
Transmiterea semnalului neuronal în sistemul nervos central funcționează prin intermediul a două „limbaje”, limbajul electric și cel chimic. Cu toate acestea, „limbile” nu acționează separat unele de altele, ci se îmbină între ele.
Dacă o celulă nervoasă este mai întâi excitată, potențialul de acțiune este activat deoarece informațiile sunt transmise ca un impuls electric, care este în cele din urmă potențialul de acțiune, de-a lungul axonului către sinapsă. Deoarece punctele de contact ale celulelor nervoase sunt separate printr-un spațiu îngust și, prin urmare, nu pot atinge, mesajul primit nu poate fi transmis mai departe.
Pentru a permite transmiterea mesajului, semnalul electric trebuie convertit într-un semnal chimic. Neurotransmițătorii sunt eliberați imediat ce potențialul de acțiune ajunge la sinapsă.
Principiul blocării și cheii
Semnalul acum convertit este capabil să rătăcească prin decalajul sinaptic și să ajungă în cealaltă parte, astfel încât mesajul să poată fi transmis receptorilor. Acestea funcționează în conformitate cu așa-numitul principiu de blocare a cheii.
Neurotransmițătorii pot fi, de asemenea, excitați. La rândul lor, emițătorii noi încântați declanșează un potențial de acțiune, prin care informațiile au fost transmise cu succes. Cu toate acestea, dacă sunt implicați neurotransmițători inhibitori, transmiterea potențialelor de acțiune este dificilă sau chiar întreruptă complet.
Transmiterea informațiilor electronice și conversia acestora în substanțe chimice mesager formează în cele din urmă principiul de bază al transmiterii semnalului neuronal, care se află în întregul sistem nervos central.
Funcții și sarcini
În timp ce aproape toate canalele de sodiu sunt închise, unele dintre canalele de potasiu sunt deschise. Cu toate acestea, ionii de potasiu continuă să se miște astfel încât celulele să poată menține ceea ce este cunoscut sub numele de potențial de membrană de repaus, care are o tensiune de aproximativ -70 mV.
O măsurare a tensiunii din interiorul axonului ar avea ca rezultat un potențial negativ de -70 mV. Tensiunea scăzută se bazează pe un dezechilibru de încărcare al ionilor, care se află în spațiul din afara fluidului celulei și celulei.
Dendritele, extensiile celulelor nervoase receptive, absorb toți stimulii primiți și îi transmit automat în movila axonului. Transmiterea are loc întotdeauna prin corpul celulei. Înainte de a ajunge stimulii, potențialul de membrană în repaus are aceeași valoare.
Numai odată cu sosirea stimulului, potențialul membranei de repaus se schimbă astfel încât să se declanșeze un potențial de acțiune. Cu toate acestea, valoarea pragului de pe dealul axonului trebuie depășită pentru a declanșa cu succes un potențial de acțiune. E.
Valoarea prag poate fi atinsă numai la o valoare de tensiune sau la o creștere de la 20 mV la -50 mV a potențialului membranei. La un potențial de membrană mai mic de -55mv, de exemplu, reacția totul sau nimic este cauzată, astfel încât informațiile să nu poată fi transmise.
Ca urmare, un potențial de acțiune apare pe dealul axon al unei celule nervoase, care este condiția prealabilă pentru transmiterea stimulului. De îndată ce valoarea pragului a fost depășită, canalele de sodiu care se află în celulă se deschid.
Ionii de sodiu încărcați pozitiv pot curge prin canalele de sodiu deschise. Potențialul de odihnă crește și mai mult. Când canalele de sodiu se deschid, canalele de potasiu se închid în același timp, rezultând o inversare a polarizării. Ca urmare a repolarizării, spațiul din interiorul axonului este încărcat pozitiv pentru o perioadă scurtă de timp. În jargonul tehnic, această fază este adesea denumită depășire.
Potențial de membrană
Potențialul membranei are o capacitate maximă. Cu toate acestea, canalele de sodiu se închid din nou înainte de atingerea maximului. De îndată ce canalele de sodiu sunt închise din nou, canalele de potasiu se deschid, permițând ionilor de potasiu să curgă din celulă.
Repolarizarea are loc ca rezultat. Aici potențialul de membrană se apropie din nou de potențialul de repaus, astfel încât o așa-numită hiperpolarizare apare pentru o perioadă scurtă de timp. Cu aceasta, potențialul membranei scade sub tensiunea de -70 mV.
Hiperpolarizarea, supranumită perioada refractară, durează doar aproximativ două milisecunde. În timp ce perioada refractară continuă, niciun potențial de acțiune nu poate fi declanșat în același timp. Dacă un potențial de acțiune ar fi efectuat în plus față de hiperpolarizare, celulele s-ar supraexcita singure, astfel încât organismul în sine să prevină o astfel de supraexcitabilitate.
De îndată ce regulamentul s-a încheiat, pompa de sodiu-potasiu are din nou o tensiune de -70 mV. Stimularea stimulului este posibilă din nou. În același timp, permite transmiterea potențialului de acțiune de la un segment de axon la altul.
Secțiunea anterioară, totuși, se află încă în perioada refractară, astfel încât transmiterea stimulilor poate avea loc doar unilateral și se împiedică revenirea. Transmiterea stimulilor are loc continuu, dar în același timp este destul de lentă.
Pe de altă parte, transmiterea stimulului sărat are loc mai repede. Cu ea, axonii sunt acoperiți cu așa-numita teacă de mielină, care are efectul unei benzi izolatoare. Cu toate acestea, învelișul de mielină nu este continuu, ci este întrerupt din nou și din nou. Întreruperile sunt cunoscute sub numele de Schnürringe.
Odată cu transmiterea stimulului sărat, transmisia nu are loc într-o singură bucată, deoarece potențialul de acțiune sare de la un inel la altul. Datorită acestor salturi cvasi-continue, viteza de înaintare poate crește brusc. Atât transmiterea stimulului normal, cât și cea sărată au ambele un potențial de acțiune ca bază pentru transmiterea stimulului, astfel încât toate funcțiile corporale se bazează pe această transmisie.
Dintr-o privire
Rezumatul funcțiilor și sarcinilor potențialului de acțiune
- sarcină esențială de transmitere a informațiilor electronice către celulele nervoase
- este declanșat și nu este activ automat
- informațiile nu pot fi transmise fără potențial de acțiune
- Transmiterea stimulului lent sau rapid - transmiterea stimulului sărat cu teaca de mielină
Boli și afecțiuni
Boli, tulburări și plângeri ale potențialului de acțiune
În ceea ce privește bolile și reclamațiile potențialului de acțiune, tecile de mielină ale celulelor nervoase pot fi atacate mai întâi. Acest atac distruge vaginul sensibil, astfel încât apare o perturbare gravă în transmiterea stimulilor.
Scleroza multiplă duce la demielinizare
Dacă stratul de mielină nu mai este acolo, stimulii își pierd o parte din sarcină pe măsură ce sunt transmise. Nervii sunt transferați, dar necesită o încărcare semnificativ mai mare, astfel încât întreruperile individuale din stratul de mielină al axonului să poată fi excitate.
Dacă există doar o ușoară deteriorare a stratului de mielină, potențialul de acțiune este generat cu o întârziere. Cu toate acestea, deteriorarea gravă poate asigura că transmisia excitației este întreruptă complet, deoarece în acest caz nu poate fi declanșat un singur potențial de acțiune.
Defecte genetice, cum ar fi boala Charcot-Marie-Tooth sau boala Krabbe, pot afecta tecile de mielină. Scleroza multiplă provoacă și demielinizare. La cei afectați care suferă de scleroză multiplă, propriile celule de apărare ale corpului atacă tecile de mielină și le distrug în acest proces. Atacul afectează diferite celule, astfel încât, printre altele, pot apărea slăbiciune generală, paralizie, spasticitate, tulburări vizuale sau sensibilitate și tulburări de limbaj.
Paramyotonia congenita
Canalul de sodiu, pe de altă parte, este afectat de boala foarte rară Paramyotonia congenita. Ionii de sodiu pot pătrunde, de asemenea, în celule în timpul canalului de sodiu închis, astfel încât un potențial de acțiune este declanșat acolo.
Acest lucru se întâmplă și atunci când nu există deloc stimul. Drept urmare, nervii sunt încordați în mod constant, astfel încât apare tensiunea musculară crescută sau miotonia. Dacă persoana în cauză se mișcă în mod voluntar, se observă o relaxare semnificativ întârziată a mușchilor.
Cu Paramyotonia congenita, poate apărea și invers. Aici canalul de sodiu nu permite ionii de sodiu în celulă, deși este prezent un agent patogen. Un potențial de acțiune este posibil doar cu o întârziere sau, în unele cazuri, nu este declanșat deloc, astfel încât nu există nicio reacție la stimul.
Acest lucru duce la tulburări de sensibilitate, paralizie sau slăbiciune musculară. Deoarece temperaturile scăzute favorizează apariția simptomelor în ambele forme de Paramyotonia congenita, răcirea mușchilor trebuie evitată pe cât posibil.
Dintr-o privire
Rezumatul bolilor și reclamațiilor privind potențialul de acțiune
- Atacul și distrugerea tecilor de mielină
- tulburări grave în transmiterea stimulilor
- deteriorarea ușoară și severă a stratului de mielină - potențial de acțiune întârziat sau inexistent
- Efecte genetice, cum ar fi boala Carchot-Marie-Tooth, boala krab și scleroza multiplă - provoacă diverse simptome și boli, cum ar fi paralizia și tulburările
- Paramiotonia congenitală în ambele versiuni
Întrebări și răspunsuri frecvente
Mai jos sunt răspunsuri la întrebările frecvente despre potențialul de acțiune.
De ce potențialul de acțiune este transmis doar într-o singură direcție?
În perioada refractară, axonul sau celula nervoasă nu poate fi excitată. Această stare durează până când potențialul a fost reconstruit. Între timp, însă, excitația se propagă de-a lungul axonului de ambele părți. Din această cauză, entuziasmul nu poate respinge, ci trebuie să călătorească de-a lungul nervului.
Care este diferența dintre un potențial de acțiune și un potențial de membrană?
Potențialul membranei este dominat de o schimbare de ioni. De exemplu, o sarcină negativă poate exista în afara celulei nervoase, care este transformată într-o sarcină pozitivă. Este posibilă și o conversie în cealaltă direcție. Există un potențial de membrană în mitocondrii și pe celulele nervoase.
Potențialul de acțiune asigură totuși că diferența de încărcare este anulată pentru o perioadă scurtă de timp. Diferența de încărcare este neutralizată prin transportul de ioni. Acest lucru se realizează prin activarea canalelor dependente de tensiune. Ca rezultat, potențialul de acțiune se mișcă de-a lungul membranei pe care diferența de sarcină a prevalat înainte.
Ce se întâmplă cu un potențial de acțiune dacă pragul nu este atins?
Pentru a iniția un potențial de acțiune, trebuie atins un anumit prag. Aceasta este între 20 mV și -50 mV de tensiune. Cu toate acestea, dacă acest prag nu este atins, potențialul de acțiune nu este declanșat deoarece excitația nu este transmisă. Potențialul de acțiune acționează în conformitate cu principiul totul sau nu, astfel încât să poată fi transmis doar dacă se atinge valoarea pragului necesar.