Ce este un potențial de acțiune?

De fiecare dată când faci ceva, de la un pas până la ridicarea telefonului, creierul tău transmite semnale electrice restului corpului. Aceste semnale sunt numite potențiale de acțiune. Potențialele de acțiune permit mușchilor dvs. să se coordoneze și să se miște cu precizie. Ele sunt transmise de celulele din creier numite neuroni.

Cheltuieli cheie: potențial de acțiune

Potențialele de acțiune sunt transmise de celulele din creierul numite neuroni. Neuronii sunt responsabili pentru coordonarea și procesarea informațiilor despre lumea care este trimisă prin simțurile tale, trimițând comenzi mușchilor din corpul tău și redând toate semnalele electrice din interior între.

Neuronul este format din mai multe părți care îi permit să transfere informații în întregul corp:

• dendritele sunt părți ramificate ale unui neuron care primesc informații de la neuronii din apropiere.
• corpul celulei din neuron conține nucleu, care conține informațiile ereditare ale celulei și controlează creșterea și reproducerea celulei.
• axon conduce semnale electrice departe de corpul celulei, transmitând informații altor neuroni la capetele sale sau terminale axon.

Te poți gândi la neuron ca la un computer, care primește intrare (cum ar fi apăsarea unei taste de litere pe tastatură) prin dendritele sale, apoi vă oferă o ieșire (văzând acea literă apare pe ecranul computerului) prin intermediul acesteia Axon. Între timp, informațiile sunt procesate astfel încât intrarea să aibă ca rezultat ieșirea dorită.

Potențialele de acțiune, denumite și „vârfuri” sau „impulsuri”, apar atunci când potențialul electric de pe o membrană celulară crește rapid, apoi scade, ca răspuns la un eveniment. Întregul proces durează de obicei câteva milisecunde.

O membrană celulară este un dublu strat de proteine ​​și lipide care înconjoară o celulă, protejând-o conținut din mediul exterior și care permite doar anumite substanțe în păstrarea altora out.

Un potențial electric, măsurat în volți (V), măsoară cantitatea de energie electrică care are potenţial a face muncă. Toate celulele păstrează un potențial electric în membranele celulare.

Potențialul electric de-a lungul unei membrane celulare, care este măsurat prin compararea potențialului din interiorul unei celule cu exteriorul, apare deoarece există diferențele de concentrare, sau gradienți de concentrație, de particule încărcate numite ioni în afara celulei. La rândul lor, acești gradienți de concentrație provoacă dezechilibre electrice și chimice care antrenează ioni chiar și dezechilibrele, cu dezechilibre mai disparate oferind un motivator mai mare sau forta motrice, pentru ca dezechilibrele să fie remediate. Pentru a face acest lucru, un ion se deplasează de obicei din partea cu concentrație mare a membranei în partea cu concentrație scăzută.

Cei doi ioni de interes pentru potențialele de acțiune sunt cationul de potasiu (K⁺) și cationul de sodiu (Na⁺), care poate fi găsit în interiorul și în afara celulelor.

• Există o concentrație mai mare de K⁺ în interiorul celulelor în raport cu exteriorul.
• Există o concentrație mai mare de Na⁺ la exteriorul celulelor în raport cu interiorul, de aproximativ 10 ori mai mare.

Când nu există un potențial de acțiune în curs (de exemplu, celula este „în repaus”), potențialul electric al neuronilor este la potențial de repaus al membranei, care este de obicei măsurat pentru a fi în jur de -70 mV. Aceasta înseamnă că potențialul interior al celulei este cu 70 mV mai mic decât exteriorul. Trebuie menționat că aceasta se referă la un an echilibru ionii de stare se mișcă în interior și în afara celulei, dar într-un mod care menține potențialul membranei în repaus la o valoare destul de constantă.

Potențialul membranei în repaus poate fi menținut, deoarece membrana celulară conține proteine ​​care se formează canale ionice - găuri care permit ionilor să curgă în și din celule - și sodiu / potasiu Pompe care poate pompa ioni în și în afara celulei.

Canalele ionice nu sunt întotdeauna deschise; unele tipuri de canale se deschid doar ca răspuns la anumite condiții. Aceste canale sunt astfel numite canale „închise”.

A canal de scurgere se deschide și se închide la întâmplare și ajută la menținerea potențialului de odihnă al membranei. Canalele de scurgere de sodiu permit Na⁺ să se deplaseze încet în celulă (deoarece concentrația de Na⁺ este mai mare la exterior în raport cu interiorul), în timp ce canalele de potasiu permit K⁺ pentru a ieși din celulă (deoarece concentrația de K⁺ este mai mare la interior în raport cu exteriorul). Cu toate acestea, există mai multe canale de scurgere pentru potasiu decât cele pentru sodiu, astfel încât potasiul se deplasează din celulă cu o viteză mult mai rapidă decât sodiul care intră în celulă. Astfel, există o taxă mai pozitivă asupra in afara a celulei, determinând negativ potențialul membranei de repaus.

Un sodiu / potasiu pompa menține potențialul de membrană în repaus mutând sodiu înapoi din celulă sau potasiu în celulă. Cu toate acestea, această pompă aduce doi K⁺ ioni pentru fiecare trei Na⁺ ioni îndepărtați, menținând potențialul negativ.

Canale ionice de tensiune sunt importante pentru potențialele de acțiune. Majoritatea acestor canale rămân închise atunci când membrana celulară este aproape de potențialul membranei sale de repaus. Cu toate acestea, când potențialul celulei devine mai pozitiv (mai puțin negativ), aceste canale ionice se vor deschide.

Un potențial de acțiune este un temporar inversarea potențialului membranei de repaus, de la negativ la pozitiv. Potențialul de acțiune „vârf” este de obicei împărțit în mai multe etape:

1. Ca răspuns la un semnal (sau stimul) ca un neurotransmițător care se leagă de receptorul său sau apasă o tastă cu degetul, ceva Na⁺ canale deschise, permițând Na⁺ să curgă în celulă datorită gradientului de concentrație. Potențialul membranei depolarizessau devine mai pozitiv.
2. Odată ce potențialul membranei atinge a prag valoarea - de obicei în jur de -55 mV - potențialul de acțiune continuă. Dacă nu se atinge potențialul, potențialul de acțiune nu se întâmplă și celula se va întoarce la potențialul său de membrană în repaus. Această cerință de a atinge un prag este motivul pentru care potențialul de acțiune este denumit an totul sau nimic eveniment.
3. După atingerea valorii pragului, Na este închis la tensiune⁺ canale deschise, și Na⁺ ionii se inundă în celulă. Potențialul membranei trece de la negativ la pozitiv, deoarece interiorul celulei este acum mai pozitiv în raport cu exteriorul.
4. Pe măsură ce potențialul membranei atinge +30 mV - vârful potențialului de acțiune - închis la tensiune potasiu canale deschise și K⁺ părăsește celula datorită gradientului de concentrație. Potențialul membranei repolarizessau se deplasează înapoi spre potențialul negativ al membranei de repaus.
5. Neuronul devine temporar hyperpolarized ca K⁺ ionii determină potențialul membranei să devină ceva mai negativ decât potențialul de repaus.
6. Neuronul intră în refractarperioadă, în care pompa de sodiu / potasiu readuce neuronul la potențialul său de membrană în repaus.

Potențialul de acțiune se deplasează pe lungimea axonului spre terminalele axonului, care transmit informația către alți neuroni. Viteza de propagare depinde de diametrul axonului - unde un diametru mai larg înseamnă o propagare mai rapidă - și dacă o parte a unui axon este acoperită sau nu de mielină, o substanță grasă care acționează similar cu acoperirea unui fir de cablu: înfășoară axonul și împiedică scurgerea curentului electric, permițând potențialul de acțiune să se producă mai rapid.

• „12.4 Potențialul de acțiune.” Anatomie și Fiziologie, Cărți de presă, opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/12-4-the-action-potential/.
• Charad, Ka Xiong. „Potențiale de acțiune.” HyperPhysics, hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/actpot.html.
• Egri, Csilla și Peter Ruben. „Potențiale de acțiune: generare și propagare.” ELS, John Wiley & Sons, Inc., 16 apr. 2012, onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9780470015902.a0000278.pub2.
• „Cum comunică neuronii.” Lumen - Biologie fără margini, Lumen Learning, courses.lumenlearning.com/boundless-biology/chapter/how-neurons-communicate/.