Potencjał czynnościowy

Synonimy

Impuls nerwowy, potencjał wzbudzenia, skok, fala wzbudzenia, potencjał czynnościowy, wzbudzenie elektryczne

definicja

Potencjał czynnościowy to krótka zmiana potencjału błony komórkowej w stosunku do potencjału spoczynkowego. Służy do przekazywania wzbudzenia elektrycznego, a zatem jest podstawowym elementem przekazywania bodźców.

fizjologia

Aby zrozumieć potencjał czynnościowy, należy najpierw spojrzeć na Potencjał spoczynkowy stać się świadomym komórki. Każda komórka pobudliwa w stanie spoczynku ma jedną. Jest tworzony przez Różnica w opłatach między wnętrzem a zewnętrzem Błona komórkowa i zależy od odpowiedniej komórki, jaka jest wysoka. Z reguły wartości wahają się między -50 mV a -100 mV. Większość komórek nerwowych ma potencjał spoczynkowy -70 mV, co oznacza, że ​​w stanie spoczynku wnętrze błony komórkowej jest naładowane ujemnie w porównaniu z zewnętrzną powierzchnią błony komórkowej. Przyjrzyjmy się teraz rozwojowi potencjału czynnościowego przy użyciu komórki nerwowej. Tutaj potencjały czynnościowe powodują szybki Przewodzenie wzbudzenia w organizmie na duże odległości.

Pozycja startowa

Komórka ma spoczynkowy potencjał błonowy, który jest utrzymywany przez pompę sodowo-potasową.

Faza inicjacji

Do komórki dociera pobudzenie wywołane bodźcem. Wnętrze komórki staje się bardziej dodatnie dzięki napływającym jonom sodu. Przekroczenie określonej wartości progowej (w przypadku komórek nerwowych ok. - 50mV) wyzwala potencjał czynnościowy. Działa to zgodnie z zasadą „wszystko albo nic”. Oznacza to, że nie ma czegoś takiego jak „mały potencjał do działania”, albo pojawia się, albo nie. Kształt potencjału czynnościowego jest zawsze jednolity po przekroczeniu wartości progowej, niezależnie od siły bodźca.

Depolaryzacja

Jeśli wartość progowa zostanie przekroczona, wiele kanałów sodowych na błonie komórkowej otwiera się za jednym zamachem i wiele jonów sodu przepływa jednocześnie z zewnątrz do wnętrza komórki. Ogniwo staje się wewnątrz dodatnie do ok. +20 do + 30 mV. To zdarzenie jest również nazywane „rozszerzeniem” lub „przekroczeniem”.

Repolaryzacja

Po osiągnięciu maksymalnego rozprzestrzeniania się kanały sodowe ponownie zaczynają się zamykać. W tym celu otwierają się kanały potasowe, przez które dodatnio naładowane jony potasu wypływają z komórki i wnętrze komórki ponownie staje się bardziej ujemne.

Hiperpolaryzacja

W wyniku repolaryzacji potencjał spoczynkowy zwykle nie jest osiągany początkowo i może osiągnąć wartości do -90 mV, na przykład w komórce nerwowej o potencjale spoczynkowym -70 mV. Nazywa się to również hiperpolaryzacją postpotencjalną. Wynika to z tego, że kanały potasowe zamykają się wolniej, przez co z komórki wypływają bardziej naładowane dodatnio jony potasu.

Pierwotny stosunek jest następnie przywracany przez pompę sodowo-potasową, która wykorzystuje energię do transportu trzech jonów sodu z komórki, aw zamian dwóch jonów potasu do komórki.

Dla potencjału czynnościowego ważna jest również tak zwana faza ogniotrwała. Wynika to z faktu, że kanały sodowe są nieaktywne przez krótki czas po wyzwoleniu potencjału czynnościowego. Zatem żaden dalszy potencjał czynnościowy nie może zostać wyzwolony podczas „bezwzględnego okresu refrakcji”, a dalszy potencjał czynnościowy może zostać wyzwolony jedynie w ograniczonym zakresie podczas „względnego okresu refrakcji”.

Potencjał czynnościowy w komórkach nerwowych trwa około 1-2 milisekund. W komórce mięśnia sercowego może to być nawet kilkaset milisekund.

Potencjał działania w sercu

Podstawą elektrycznej stymulacji serca jest tzw. Potencjał czynnościowy. Reprezentuje biologicznie ograniczoną w czasie zmianę napięcia elektrycznego w błonie komórkowej, która kończy się działaniem mięśni, w tym przypadku biciem serca. Z czasem trwania około 200 do 400 milisekund w zależności od odpowiedniego tętna, tj. Liczby uderzeń serca na minutę, to znaczy Potencjał działania na sercu dłużej niż mięśni szkieletowych lub komórek nerwowych. Chroni to serce przed nadmiernym podnieceniem.

Zaczynając od pewnego potencjału spoczynkowego, podstawowego napięcia około minus 90 miliwoltów, które jest przyłożone do błon komórkowych, potencjał czynnościowy przebiega przez serce cztery fazy powstawania pobudzenia. Różne kanały jonowe współpracują ze sobą, aby zmienić napięcie elektryczne na zewnątrz komórek. Są to głównie białka transportowe, które znajdują się w skórze komórek i transportują różne bardzo małe naładowane cząsteczki przez ich błonę. To sprawi, że napięcie elektryczne na ogniwie zmienia się iw ten sposób uformował potencjał czynnościowy w sercu.

w pierwsza faza, tak zwany Faza depolaryzacjizwiększa się zdolność do transportu dodatnio naładowanych cząstek sodu. Teraz wpływają one do wnętrza komórek i prowadzą do jednej Wzrost napięcia od około minus 90 miliwoltów do plus 30 miliwoltów.

Poprzez przesunięcie ładunku elektrycznego do dodatniego zakresu stają się specyficzne Kanały wapniowe w sercu otwarty. A więc dochodzi do jednego Napływ cząstek wapnia do komórek serca. To druga faza reprezentuje długotrwałe, typowe dla serca Faza plateau Jest to miejsce, w którym przenoszone jest podniecenie i zapobiega, między innymi, wejściu dodatkowych, zbędnych potencjałów czynnościowych. Zapewnia kontrolowaną zdolność pompowania serca i chroni przed zaburzeniami rytmu serca.

w trzecia faza, z Faza repolaryzacji, napięcie elektryczne powoli powraca do potencjału spoczynkowego minus 90 miliwoltów. W wyniku energochłonnego procesu, w przeciwieństwie do gradientu stężenia nad komórką, napływ staje się aktywny Cząsteczki sodu wracają na zewnątrz i emanował Części potasu z powrotem do komórki przewieziony. I to dopóki pierwotny potencjał spoczynkowy nie wyrówna się ponownie. Komórka jest teraz gotowa na nowy potencjał czynnościowy.

Potencjał czynnościowy w węźle zatokowym

Wzbudzające pochodzenie potencjału czynnościowego w sercu leży w tzw Węzeł zatokowy. To jest zlokalizowane w prawym małżowinie usznej w pobliżu zbiegu żyły głównej górnej, która transportuje krew z górnej części ciała do serca.

Węzeł zatokowy składa się z zmodyfikowane komórki mięśniowektóre tworzą potencjały czynnościowe niezbędne do pobudzenia. W ten sposób tworzą naturalny Rozrusznik naszego serca. Są to szybko pobudliwe komórki o naturalnej częstotliwości około 60 do 80 uderzeń na minutę. Tę częstotliwość drgań własnych można zarejestrować w postaci impulsu.

Stamtąd wynikający z tego potencjał czynnościowy przebiega przez określone struktury anatomiczne, aby doprowadzić do skurczu, bicia serca, w pracujących mięśniach serca. Liczbę uderzeń na minutę można dostosować do obciążenia osoby. Z Współczującyautonomiczny układ nerwowy, który jest szczególnie ważny podczas wzrostu obciążenie jest aktywowany, prowadzi do wzrostu napływających potencjałów czynnościowych.
Czy odwrotnie, tzw Przywspółczulny układ nerwowy aktywowany, szczególnie w Okresy odpoczynku ciała odgrywa rolę, liczba potencjałów czynnościowych skierowanych do serca jest dławiona. Bicie serca zwalnia. Również Lek i własne ciało Hormony, podobnie jak adrenalina, wpływają na ten system.