Medycyna

Potencjał czynnościowy — czym jest i jak powstaje?

Potencjał czynnościowy — czym jest i jak powstaje?

Pobudliwość jest cechą komórek nerwowych. Zjawisko to nie powstałoby gdyby nie potencjał czynnościowy. Czym jest? Jak dochodzi do jego powstawania? Czytaj dalej.

Błona komórkowa jednostek pobudliwych cechuje się pobudliwością. Jest to możliwe dzięki różnicy potencjałów między wnętrzem, a warstwą zewnętrzną komórki. Nagła zmiana potencjału błony komórkowej jest możliwa dzięki obecności kanałów jonowych, które przepuszczają określone jony do wnętrza i na zewnątrz komórki. Bodźcem do takiej zmiany jest impuls elektryczny biegnący wzdłuż aksonu neuronu. To właśnie w takich warunkach dochodzi do powstawania i propagacji potencjału spoczynkowego.

Od potencjału spoczynkowego do potencjału czynnościowego

W stanie spoczynku, kiedy na komórkę nie działa żaden bodziec, mamy do czynienia z potencjałem spoczynkowym. Świadczy to o stanie gotowości komórki do pobudzenia. Potencjał spoczynkowy wyróżnia się określonym uporządkowaniem jonów na zewnątrz i wewnątrz błony komórkowej. Wówczas różnica między potencjałem, inaczej napięciem po obu stronach błony wynosi od -65 mV do -90 mV. Taka wartość potencjału jest możliwa dzięki większemu stężeniu jonów sodu (Na+) na zewnątrz błony i potasowych (K+) po jej wewnętrznej stronie. Równowaga między stężeniami tych dwóch jonów jest możliwa dzięki aktywności pompy sodowo-potasowej, która jest zakotwiczona w samej błonie. W stanie spoczynku wnętrze komórki jest bardziej ujemne (również dzięki obecności jonów chloru, które naładowane są ujemnie), a strona zewnętrzna bardziej dodatnia.

Potencjał błonowy ulega nagłej i odwracalnej zmianie na skutek pojawienia się nagłego bodźca, co inicjuje powstanie potencjału czynnościowego.

Potencjał czynnościowy — gdzie powstaje?

Potencjał czynnościowy ma swoją strefę wejścia i wyjścia z komórki nerwowej. Inicjowany jest w najczęściej we wzgórku aksonalnym (tam znajduje się najwięcej kanałów sodowych), rzadziej na dendrytach. Stamtąd płynie wzdłuż aksonu, aby dotrzeć do kolbek synaptycznych i ulec przekazaniu kolejnej komórce.

Zobacz także:  Wody płodowe (płyn owodniowy) – ich funkcje oraz skład

Fazy potencjału czynnościowego

Pod wpływem bodźca, potencjał błony komórkowej staje się coraz mniej naładowany ujemnie. Wartości potencjału znacznie rosną, aż osiągną swój próg pobudliwości (dla każdej komórki jest on nieco inny), co warunkuje powstanie potencjału czynnościowego. Wówczas potencjał ten z elektroujemnego staje się na moment elektrododatni. Jest to możliwe dzięki zmianie w natężeniu jonów sodu, potasu, ale także chloru między wnętrzem komórki, a jej zewnętrzną warstwą.

W przebiegu fali potencjału czynnościowego wyróżnia się kilka faz:

  • depolaryzacja — iglica potencjału szybuje wówczas w górę, aż do uzyskania wartości potencjału w granicach 30 mV. Przez krótką chwilę wnętrze komórki jest naładowane dodatnio, a strona zewnętrzna ujemnie (czyli odwrotnie jak w przypadku potencjału spoczynkowego),
  • repolaryzacja — gdy depolaryzacja osiągnie swój szczyt, następuje odwrót i zaczyna pikować w dół dążąc do osiągnięcia ujemnych wartości ładunku. Potencjał błonowy dąży do osiągnięcia wartości równych wartościom spoczynkowym, tak aby wrócić do stanu gotowości do kolejnego impulsu, czyli pobudzenia,
  • hiperpolaryzacja — błona jednak nie zatrzymuje się na wartościach spoczynkowych, a powiększa swoją elektroujemność, po to, aby po pewnym czasie uzyskać wartości równie potencjałowi spoczynkowemu. Jest to związane z przewagą jonów ujemnych, napływających do komórki. Ponadto, działanie pompy sodowo-potasowej jest nieco opóźnione w czasie. Ponieważ jest ona zasilania przez energię skumulowaną w ATP, dynamiczna wymiana jonów sodowych i potasowych jest bardzo energochłonna.

Potencjał czynnościowy — jak przewodzony jest w neuronach?

Potencjał czynnościowy może być przewodzony w aż 3 rodzajach włókien nerwowych:

  • typu A — otoczone osłonką mielinową (czyli pewnym rodzajem izolacji, na którą składają się głównie fosfolipidy). Zaliczają się do nich włókna czuciowe i ruchowe. Akson posiada na swojej powierzchni miejsca pozbawione tej otoczki, a zwane przewężeniami Ranviera. Dzięki temu impuls przewodzony jest w sposób skokowy, czyli od przewężenia do przewężenia. Dzięki temu zjawisko propagacji impulsów jest znacznie szybsze i wynosi od 70 do 120 m/s,
  • typu B — również otoczone są osłonką mielinową, co oznacza przewodnictwo typu szybkiego. Zalicza się do nich włókna autonomiczne przedzwojowe,
  • typu C — pozbawione osłonki mielinowej. Impuls wędruje wzdłuż tych aksonów w sposób ciągły. Przez to jest znacznie wolniejszy, a jego prędkość oscyluje wokół wartości ok. 0,5-2 m/s. Zalicza się do nich bezrdzenne autonomiczne włókna pozazwojowe.
Zobacz także:  Saturacja – normy i nieprawidłowości

Zjawisko potencjału czynnościowego warunkuje pobudzenie komórek nerwowych. Bez niego niemożliwe byłoby szybkie reagowanie na wszystkie bodźce, które docierają do naszego organizmu z zewnątrz, ale i z jego środka. Uporządkowana praca kanałów jonowych i pompy sodowo-potasowej pozwala na płynną propagację impulsu nerwowego z komórki do komórki.


Zobacz też:

Udostępnij

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.