Akció Potenciál
Lehetséges cselekvés. Az idegrostok akciós potenciáljának fázisa
Az idegrostoknál a jeleket olyan cselekvési potenciálokkal továbbítják, amelyek gyors változások következnek be az idegrost membrán mentén gyorsan terjedő membránpotenciálon. Minden cselekvési potenciál a pihenő potenciálnak a normál negatív értékről pozitív értékre történő gyors eltolásával kezdődik, majd majdnem olyan gyorsan visszatér a negatív potenciálhoz. Amikor idegjelzést hajt végre, az akciós potenciál az idegrost mentén halad végéig.
Az ábra mutatja a membránon fellépő változásokat az akciós potenciál alatt, a pozitív töltések átadása a szálon belül az elején és a pozitív töltések visszahúzása a végén kívülről. Az ábra alsó részében a membránpotenciál egymást követő változásait grafikusan több mint 1/10000 másodpercig ábrázoltuk, bemutatva az akciós potenciál robbanásszerű kezdetét és majdnem gyors visszanyerését.
A pihenés színtere. Ezt a lépést a pihenés membránpotenciálja képviseli, amely megelőzi az akciós potenciált. Ebben a szakaszban a membrán polarizálódott a -90 mV negatív membránpotenciál miatt.
A depolarizációs fázis. Ekkor a membrán hirtelen nagy áteresztőképességűvé válik a nátriumionok számára, lehetővé téve, hogy hatalmas számú pozitív töltésű nátriumion jöhessen be az axonba. A normál polarizált állapot -90 mV azonnal bejövő pozitív töltésű nátriumionokkal semlegesíti, ennek eredményeképpen a potenciál gyorsan növekszik a pozitív irányban. Ezt a folyamatot depolarizációnak nevezik, nagy idegrostokban a belépő pozitív nátriumionok jelentős felülmúlása azt eredményezi, hogy a membránpotenciál "csúszik" a zérószinten túl, enyhén pozitívvá válik. Néhány kisebb szálban, mint a központi idegrendszer legtöbb neuronjában, a potenciál eléri a nulla szintet, és nem "ugrik" meg.
A repolarizációs fázis. A membrán nátriumionok permeabilitásának éles növekedése után egy milliszekundumnyi frakción belül a nátriumcsatornák elkezdenek bezáródni, és a káliumcsatornák kinyílnak. Ennek eredményeképpen a káliumionok gyors diffúziója kifelé helyreállítja a normál negatív membrán pihenési potenciált. Ezt a folyamatot membrán repolarizációnak nevezzük.
A tényezők teljesebb megértéséhez. amelyek a depolarizáció és a repolarizáció okai, két másik típusú transzportcsatorna jellemzőit kell megvizsgálni az idegrostban lévő membránban: elektro-vezérelt nátrium- és káliumcsatornák.
Elektromosan elnyomott nátrium- és káliumcsatornák. Az elektromosan vezérelt nátriumcsatorna szükséges résztvevője a depolarizáció és repolarizáció folyamatainak az idegrostmembrán akciós potenciáljának kifejlesztése során. Az elektrokontrollált káliumcsatorna fontos szerepet játszik a membrán repolarizációs sebességének növelésében. Mindkét típusú elektromosan vezérelt csatorna a Na + / K + szivattyú és a K * / Na + csatornák mellett létezik.
Elektro-vezérelt nátriumcsatorna. Az ábra felső része elektro-vezérelt nátriumcsatorna három különböző állapotban. Ez a csatorna két kapuval rendelkezik: az egyik a csatorna külső részén, amit aktivációs kapunak neveznek, mások - a csatorna belső részében, amelyet inaktivációs kapuknak neveznek. Az ábra bal felső részében ezen kapuk nyugalmi helyzetét mutatják, amikor a pihenés membránpotenciája -90 mV. Ilyen körülmények között az aktiváló kapuk zárva vannak, és megakadályozzák a nátriumionok belépését a rostba.
A nátriumcsatorna aktiválása. Ha a membrán pihenő potenciál kisebb negatív értékek irányában mozog, és a -90 mV-ról nullára emelkedik, akkor egy bizonyos szinten (általában -70 és -50 mV) hirtelen konformációs változás következik be, ami teljesen nyitott állapotot eredményez . Ezt az állapotot aktivált csatornaállapotnak nevezzük, amelyben a nátriumionok szabadon beléphetnek a rostba; míg a membrán nátrium permeabilitása 500-5000-szeresére nő.
A nátriumcsatorna inaktiválása. Az ábra jobb felső oldala a nátriumcsatorna harmadik állapotát mutatja. A kapacitásnövelés, az aktiváló kapu megnyitása, bezárja az inaktiváló kaput. Az inaktiváló kapu azonban az aktiváló kapuk megnyitása után néhány tizedmillió másodpercen belül bezáródik. Ez azt jelenti, hogy az inaktivációs kapu lezárásához vezető konformációváltozás lassabb folyamat, mint az aktivációs kapu megnyitására irányuló konformációs változás. Ennek következtében a nátriumcsatorna megnyitása után néhány tizedmillimásodperc után az inaktivációs kapu bezáródik, és a nátriumionok már nem tudnak behatolni a rostba. Ettől a pillanattól kezdődően a membránpotenciál visszaáll a nyugalmi szintre, azaz a repolarizáció folyamata megkezdődik.
A nátriumcsatorna inaktiválásának másik fontos jellemzője. az inaktivációs kapu nem nyílik meg újra, amíg a membránpotenciál nem tér vissza olyan értékre, amely egyenlő vagy közel áll a kezdeti pihenési potenciál szintjéhez. Ebben a tekintetben a nátriumcsatornák újbóli megnyitása általában nem lehetséges az idegrost előzetes repolarizációja nélkül.
A depolarizáció és a hosszantartó repolarizáció gyors fejlődése. A lassú repolarizáció (plató) gyors repolarizációvá válik.