Potencjał czynnościowy

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Figure 1. A. Wyidealizowany obraz potencjału czynnościowego (iglicowego), pokazujący jego poszczególne fazy. B. Rejestrowane różnymi technikami rzeczywiste potencjały czynnościowe mogą odbiegać od idealnego wzorca.

Potencjał czynnościowy (czyli iglicowy) - przejściowa zmiana potencjału błonowego komórki, związana z przekazywaniem informacji. Bodźcem do powstania potencjału czynnościowego jest zmiana potencjału elektrycznego w środowisku zewnętrznym komórki. Wędrujący potencjał czynnościowy nazywany jest impulsem nerwowym. Faza depolaryzacji i repolaryzacji potencjału czynnościowego (iglica) trwa nie więcej niż 1 ms i osiąga maksymalnie wartości około +30 mV. Hiperpolaryzacja następcza może trwać kilkadziesiąt milisekund. W trakcie potencjału czynnościowego neurony stają się niepobudliwe, zaś później, podczas hiperpolaryzującego potencjału następczego ich pobudliwość jest zmniejszona. Zjawiska te nazywamy refrakcją bezwzględną i względną [1] . Ze względu na okres refrakcji bezwzględnej oraz refrakcji względnej komórki nerwowe człowieka nie mogą generować potencjałów czynnościowych z dowolną częstotliwością. Jednak w najbardziej sprzyjających okolicznościach częstotliwość potencjałów czynnościowych może dojść do 100 impulsów na sekundę [2] .

Miejscem powstawania potencjału czynnościowego w komórce nerwowej jest tzw. wzgórek aksonowy, skąd potencjał iglicowy rozprzestrzenia się po powierzchni błony komórkowej wypustki osiowej- aksonu. Generowaniem potencjałów czynnościowych rządzi zasada: "wszystko albo nic": do zapoczątkowania potencjału czynnościowego niezbędny jest bodziec o intensywności wystarczającej do zdepolaryzowania neuronu powyżej określonej wartości progowej; wszystkie potencjały czynnościowe w danej komórce osiągają tę samą amplitudę[3] .

Przebieg potencjału czynnościowego w komórce nerwowej[edytuj | edytuj kod]

Jeśli dokomórkowe prądy kationów przeważają nad odkomórkowymi, następuje depolaryzacja od poziomu potencjału spoczynkowego (ok. -70 mV) do potencjału krytycznego czyli progowego (ok. -50 mV). Po osiągnięciu potencjału progowego, następuje otwarcie bramkowanych elektrycznie (zależne od napięcia) kanałów przewodzących odkomórkowo kationy potasowe, oraz kanałów przewodzących kationy sodowe do wnętrza komórki. Wskutek różnicy stężeń i potencjałów kationy sodowe szybko napływają do wnętrza komórki, niwelując różnicę potencjałów pomiędzy środowiskiem zewnątrz- i wewnątrzkomórkowym do zera (depolaryzują błonę komórkową). Jest to początek tzw. potencjału iglicowego. Ze względu na dużą początkową różnicę stężeń, mimo wyrównania potencjałów, kationy sodowe napływają w dalszym ciągu do wnętrza komórki, powodując odwrotną polaryzację błony, tzw. nadstrzał dochodzący do +35 mV. Następuje to stosunkowo szybko; w ciągu ok. 2 ms następuje już całkowita inaktywacja kanałów sodowych. Po rozpoczęciu aktywacji sodowej, w odpowiedzi na depolaryzację, następuje aktywacja potasowa, czyli otwarcie kanałów dla odkomórkowego prądu kationów potasowych. Powoduje to zmianę potencjału wnętrza komórki z powrotem na ujemny, czyli repolaryzację. W tym czasie nie jest możliwe ponowne pobudzenie komórki, jest to okres refrakcji bezwzględnej[4]. W czasie trwania potencjału iglicowego, a zwłaszcza pod koniec - proporcje kationów po obu stronach błony są odwrócone (Na+ wewnątrz, K+ na zewnątrz komórki). Przez cały czas trwania potencjału czynnościowego, aktywna jest pompa sodowo-potasowa oraz inne układy transportujące jony. Poziom aktywności pompy sodowo-potasowej jest bowiem uzależniony m. in. od stężenia kationów sodowych we wnętrzu komórki. Zatem w czasie trwania potencjału iglicowego pompa działa z najwyższą możliwą prędkością. W ciągu kolejnych kilkudziesięciu milisekund przywraca proporcje kationów sodowych i potasowych po obu stronach błony komórkowej. Jednak początkowo błona jest jeszcze w stanie hiperpolaryzacji - różnica potencjałów przekracza wartość spoczynkową. Jest to okres refrakcji względnej, kiedy komórkę da się pobudzić, ale dużo większym bodźcem - ze względu na większą "odległość" od poziomu potencjału krytycznego. W pewnym stopniu, w różnych tkankach, w opisanych procesach biorą udział również inne jony, głównie chlorkowe (Cl-) oraz wapniowe (Ca2+).


Przypisy

  1. A.Longstaff, "Krótkie wykłady. Neurobiologia", 2006, str. 24-25. ISBN 978-83-01-13805-9
  2. Turlough FitzGerald MJ, Gregory Gruener, Estomih Mtui "Neuroanatomia", Elselvier Urban & Partner, Wrocław, 2008, ISBN 978-83-60290-54-5, str. 87.
  3. A.Longstaff, "Krótkie wykłady. Neurobiologia", 2006, str. 24-26. ISBN 978-83-01-13805-9
  4. W. Traczyk, A. Trzebski, "Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej", Wydawnictwo Lekarskie PZWL 2004, str. 56-60. ISBN 83-200-3020-X


Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

potencjał spoczynkowy.