Čo sa nazýva akčný potenciál?

Práca orgánov a tkanív nášho tela závisíz mnohých faktorov. Niektoré bunky (kardiomyocyty a nervy) sú závislé od prenosu nervových impulzov generovaných v špeciálnych zložkách buniek alebo uzlov. Základom nervového impulzu je vytvorenie špecifickej excitačnej vlny nazývanej akčný potenciál.

Čo je to?

Akčný potenciál nazvaný vlnavzrušenie, prechod z bunky do bunky. Vzhľadom na jeho tvorbu a prechod bunkovými membránami dochádza k krátkodobej zmene ich náboja (normálne je vnútorná strana membrány záporne nabitá a vonkajšia strana je pozitívna). Vzniknutá vlna prispieva k zmene vlastností iónových kanálov bunky, čo vedie k dobití membrány. V momente, keď akčný potenciál prechádza cez membránu, dochádza k krátkodobej zmene jej náboja, čo vedie k zmene vlastností bunky.

Tvorba tejto vlny je základom fungovania nervových vlákien, ako aj systému ciest vedenia srdca.

V prípade porušenia jej formácie sa rozvinie množstvo chorôb, čo robí stanovenie akčného potenciálu nevyhnutné v komplexe terapeutických a diagnostických opatrení.

Ako sa vytvára akčný potenciál a čo je pre ňu charakteristické?

História výskumu

Štúdia výskytu excitácie v bunkách aVlákna sa začali už dlho. Prvým objavom boli biológovia, ktorí študovali účinky rôznych stimulov na exponovanú tibiálnu nervovú žabu. Všimli si, že keď boli vystavené koncentrovanému roztoku soli, pozorovala sa svalová kontrakcia.

Ďalšie štúdie pokračovali.neurológovia však hlavnou vedou po fyzike, ktorá študuje akčný potenciál, je fyziológia. Fyziológovia dokázali existenciu akčného potenciálu v bunkách srdca a nervov.

Pri prehĺbení štúdia potenciálov sa preukázala prítomnosť a potenciál odpočinku.

Od začiatku 19. storočia sa začali vytvárať metódyčo umožňuje stanoviť dostupnosť týchto potenciálov a merať ich hodnotu. V súčasnosti sa fixácia a štúdium akčných potenciálov uskutočňuje v dvoch inštrumentálnych štúdiách - odstránení elektrokardiogramov a elektroencefalogramov.

Mechanizmus akčného potenciálu

Tvorba vzrušenia nastáva v dôsledkuzmeny intracelulárnej koncentrácie iónov sodíka a draslíka. Normálne bunka obsahuje viac draslíka ako sodíka. Extracelulárna koncentrácia sodíkových iónov je významne vyššia ako v cytoplazme. Zmeny spôsobené akčným potenciálom prispievajú k zmene náboja na membráne, v dôsledku čoho dochádza k prúdeniu sodíkových iónov do bunky. Z tohto dôvodu sa náboje menia vo vnútri a vnútri bunky (cytoplazma je nabitá pozitívne a vonkajšie prostredie je negatívne.

To sa robí na uľahčenie prechodu vlny cez bunku.

Keď bola vlna prenesená cez synapsu,dochádza k rekuperácii spätného náboja v dôsledku prúdu vnútri článku negatívne nabitých iónov chlóru. Pôvodné úrovne nabíjania sú obnovené mimo a vnútri článku, čo vedie k vytvoreniu pokojového potenciálu.

Obdobia odpočinku a vzrušenia sa striedajú. V patologickej bunke sa všetko môže stať inak, a formovanie PD bude dodržiavať niečo iné zákony.

Fáza PD

Akčný potenciál možno rozdeliť na niekoľko fáz.

Prvá fáza prechádza ku kritickému formovaniuúroveň depolarizácie (akčný potenciál stimulácie stimuluje pomalé vypúšťanie membrány, ktorá dosiahne maximálnu hladinu, zvyčajne je približne -90 meV). Táto fáza sa nazýva pre-spike. Vykonáva sa vďaka vstupu sodíkových iónov do bunky.

Ďalšia fáza, vrcholový potenciál (alebo hrot), tvorí parabolu s ostrým uhlom, kde vzostupná časť potenciálu znamená depolarizáciu membrány (rýchle) a klesajúcu časť - repolarizáciu.

Tretia fáza - negatívny stopový potenciál - vykazuje stopovú depolarizáciu (prechod z vrcholu depolarizácie na stav pokoja). Vzhľadom na vstup chlórových iónov do bunky.

Vo štvrtej etape fázy pozitívneho stopového potenciálu sa úrovne náboja membrány vrátia do pôvodnej.

Tieto fázy, kvôli akčnému potenciálu, sa striktne dodržiavajú jeden po druhom.

Funkcie akčného potenciálu

Nepochybne existuje akčný potenciáldôležité vo fungovaní určitých buniek. V práci srdca zohráva hlavnú úlohu vzrušenie. Bez neho by srdce jednoducho bolo neaktívnym orgánom, ale vzhľadom na šírenie vlny cez všetky bunky srdca dochádza k jeho kontrakcii, čo pomáha tlačiť krv cez cievny kanál a obohatiť všetky tkanivá a orgány.

Nervový systém tiež nemohol normálnevykonáva svoju funkciu bez akčného potenciálu. Telá nemohli prijímať signály na splnenie konkrétnej funkcie, v dôsledku čoho by boli jednoducho zbytočné. Navyše, zlepšenie prenosu nervových impulzov v nervových vláknach (vzhľad myelínu a Ranvierových záchytov) umožnilo vyslať signál v priebehu niekoľkých sekúnd, čo spôsobilo vývoj reflexov a vedomých pohybov.

Okrem týchto orgánových systémov sa akčný potenciál vytvára v mnohých ďalších bunkách, ale v nich hrá úlohu len pri plnení jeho špecifických funkcií bunkou.

Vznik akčného potenciálu v srdci

Hlavný orgán, ktorého práca je založenáprincíp tvorby akčného potenciálu je srdcom. Vzhľadom na existenciu jednotiek tvorby impulzov sa vykonáva práca tohto orgánu, ktorej funkciou je dodávanie krvi do tkanív a orgánov.

Vzniká akčný potenciál v srdciv sínusovom uzle. Nachádza sa na sútoku dutých žíl v pravom predsieni. Odtiaľ sa impulz šíri cez vlákna systému srdcového vedenia z uzla na atrioventrikulárny uzol. Prechádza cez jeho zväzok, presnejšie, pozdĺž nohy, impulz prechádza do pravej a ľavej komory. V ich hrúbke sú menšie vodivé cesty - Purkinje vlákna, pozdĺž ktorých excitácia dosiahne každú bunku srdca.

Akčný potenciál kardiomyocytov jezložený, t.j. závisí od kontrakcie všetkých buniek srdcového tkaniva. Ak je prítomný blok (jazva po infarkte), je narušená tvorba akčného potenciálu, ktorá sa zaznamenáva na elektrokardiograme.

Nervový systém

Ako PD v neurónoch - bunky nervového systému. Všetko je to trochu jednoduchšie.

Externý impulz je vnímaný nervovými procesmibunky - dendrity spojené s receptorami umiestnenými tak v koži, ako aj vo všetkých ostatných tkanivách (tiež sa nahradia potenciál pokoja a akčný potenciál). Podráždenie vyvoláva tvorbu akčného potenciálu v nich, po ktorom impulz prechádza cez telo nervovej bunky k jej dlhému procesu, axónu a od neho cez synapsy k ostatným bunkám. Výsledná vlna excitácie teda dosiahne mozog.

Zvláštnosťou nervového systému je prítomnosťdva druhy vlákien - potiahnuté myelínom a bez neho. Vznik akčného potenciálu a jeho prenos v tých vláknach, kde je myelín, sa uskutočňuje oveľa rýchlejšie ako u demyelinizovaných.

Tento jav je pozorovaný vďaka tomu, žešírenie PD pozdĺž myelinizovaných vlákien nastáva v dôsledku "skokov" - impulz preskakuje cez časti myelínu, čo v dôsledku toho znižuje jeho dráhu a z tohto dôvodu urýchľuje šírenie.

Pobytový potenciál

Bez rozvoja potenciálu na odpočinok by neexistovalo žiadneakčný potenciál. Potenciálom zvyšku sa rozumie normálny stav, v ktorom nie je prítomné, bunka, v ktorej sú náboje vo vnútri a mimo membrány výrazne odlišné (to znamená, že je mimo membrány kladne nabitá a vnútri - negatívne). Potenciál pokoja ukazuje rozdiel medzi nábojmi vnútri a mimo bunky. Normálne sa zvyčajne pohybuje od -50 do -110 mEv. V nervových vláknach sa táto hodnota zvyčajne rovná -70 ​​mEv.

Je to spôsobené migráciou chlórových iónov vnútri článku a vytvorením negatívneho náboja na vnútornej strane membrány.

Pri zmene koncentrácie intracelulárnych iónov (ako je uvedené vyššie) PP nahrádza PD.

Normálne sú všetky bunky telabez zmeny stavu, preto môže byť zmena potenciálu považovaná za fyziologicky nevyhnutný proces, pretože bez nich by kardiovaskulárne a nervové systémy nemohli vykonávať svoju činnosť.

Význam štúdia potenciálov odpočinku a akcie

Možnosť odpočinku a akčný potenciál nám umožňujú určiť stav organizmu, ako aj jednotlivé orgány.

Fixácia akčného potenciálu zo srdca(elektrokardiografia) umožňuje určiť jej stav, ako aj funkčnú schopnosť všetkých jeho oddelení. Ak študujete normálne EKG, môžete vidieť, že všetky zuby na ňom sú prejavom akčného potenciálu a následným odpočinkovým potenciálom (resp. Výskyt týchto potenciálov v predsieni odráža vlnu P a rozloženie excitácie v komorách - R vlna).

Pokiaľ ide o elektroencefalogram, potom na toobjavenie rôznych vĺn a rytmov (najmä alfa a beta vlny u zdravých osôb) je tiež spôsobené vznikom akčných potenciálov v neurónoch mozgu.

Tieto štúdie umožňujú včasnú identifikáciu vývoja jedného alebo iného patologického procesu a určujú až 50% úspešnej liečby pôvodnej choroby.