פוטנציאל פעולה

מילים נרדפות

דחף עצבי, פוטנציאל עירור, ספייק, גל עירור, פוטנציאל פעולה, עירור חשמלי

הַגדָרָה

פוטנציאל הפעולה הוא שינוי קצר בפוטנציאל הממברנה של התא מפוטנציאל המנוחה שלו. זה משמש להעברת עירור חשמלי ולכן הוא יסודי להעברת גירויים.

פִיסִיוֹלוֹגִיָה

על מנת להבין את פוטנציאל הפעולה, ראשית יש להסתכל על פוטנציאל מנוחה להיות מודע לתא. לכל תא נרגש במצב מנוחה יש תא. זה נוצר על ידי הבדל בתשלום בין פנים לחוץ קרום תא וזה תלוי בתא המתאים לגובהו. ככלל, הערכים משתנים בין -50 mV ל- -100 mV. לרוב תאי העצב פוטנציאל מנוחה של -70mV, מה שאומר שבמצב המנוחה החלק הפנימי של קרום התא טעון שלילית לעומת החלק החיצוני של קרום התא. אנו בוחנים כעת את התפתחות פוטנציאל הפעולה באמצעות תא עצב. כאן פוטנציאל הפעולה גורם למהירות מהירה הולכה מרגשת בגוף למרחקים ארוכים.

תנוחת התחלה

לתא יש פוטנציאל קרום נח, אשר נשמר על ידי משאבת הנתרן אשלגן.

שלב חניכה

עירור, המופעל על ידי גירוי, מגיע לתא. החלק הפנימי של התא הופך לחיובי יותר בגלל יוני נתרן שזורמים. כאשר חורגים מערך סף מסוים (במקרה של תאי עצב בערך - 50mV) מופעל פוטנציאל פעולה. זה עובד על פי "כל או כלום העיקרון". זה אומר שאין דבר כזה "מעט פוטנציאל לפעולה", או שהוא מתעורר או שהוא לא. צורת פוטנציאל הפעולה תמיד אחידה לאחר חריגה מערך הסף, ללא קשר לחוזק הגירוי.

שְׁלִילַת קוֹטְבִיוּת

אם חורג מערך הסף, תעלות נתרן רבות בקרום התא נפתחות בתוך נפילה אחת ויוני נתרן רבים זורמים מבחוץ אל פנים התא בבת אחת. התא הופך לחיובי בפנים עם בערך +20 עד +30 mV. אירוע זה ידוע גם בשם "התפשטות" או "overshoot".

קיטוב מחדש

לאחר שמגיעה למקסימום של הממרח, תעלות הנתרן מתחילות להיסגר שוב. לשם כך נפתחים תעלות אשלגן, איתן זורמים יוני אשלגן טעונים חיובית מהתא וחלקו הפנימי של התא שוב הופך לשלילי יותר.

היפר קיטוב

כתוצאה מהקיטוב מחדש, בדרך כלל לא מושגת פוטנציאל המנוחה בהתחלה והוא יכול להגיע לערכים של עד -90 mV, למשל בתא עצב עם פוטנציאל מנוחה של -70 mV. זה נקרא גם היפר-קוטביות לאחר פוטנציאל. זה נובע מהעובדה שתעלות האשלגן נסגרות לאט יותר וכך זורמים יוני האשלגן הטעונים באופן חיובי יותר מהתא.

לאחר מכן משוחזר היחס המקורי על ידי משאבת הנתרן אשלגן, המשתמשת באנרגיה בכדי להעביר שלושה יוני נתרן מהתא, ובתמורה, שני יוני אשלגן לתא.

השלב עקשן מה שמכונה חשוב גם לפוטנציאל הפעולה. זה נובע מהעובדה שתעלות הנתרן אינן פעילות למשך זמן קצר לאחר הפעלת פוטנציאל הפעולה. לפיכך, לא ניתן להפעיל פוטנציאל פעולה נוסף במהלך "התקופה המפרכת המוחלטת", ופוטנציאל פעולה נוסף יכול להיות מופעל רק במידה מוגבלת במהלך "התקופה המפרכת יחסית".

פוטנציאל פעולה נמשך בערך 1-2 אלפיות השנייה בתאי העצב. בתא שריר לב זה יכול אפילו להיות כמה מאות אלפיות השנייה.

פוטנציאל פעולה בלב

הבסיס לגירוי חשמלי בלב הוא מה שמכונה פוטנציאל הפעולה. הוא מייצג את השינוי המוגבל בזמן הביולוגי במתח חשמלי על פני קרום התא, שמסתיים בפעולת שרירים, במקרה זה פעימות הלב. עם משך של כ 200 עד 400 אלפיות השנייה תלוי בדופק המתאים, כלומר מספר פעימות הלב בדקה, כלומר פוטנציאל פעולה על הלב ארוך יותר מזו של שריר שלד או תא עצב. זה מגן על הלב מפני התרגשות יתר.

החל מפוטנציאל מנוחה מסוים, מתח בסיסי בסביבות מינוס 90 מיליוולט המופעל על קרומי התאים, פוטנציאל הפעולה עובר דרך הלב ארבעה שלבים של היווצרות עוררות. תעלות יון שונות פועלות יחד בכדי לשנות את המתח החשמלי בחלק החיצוני של התאים. אלה הם בעיקר חלבוני תובלה הנמצאים בעור התאים ומעבירים חלקיקים קטנים מאוד טעונים על פני הממברנה שלהם. זה יהפוך את מתח חשמלי בתא משתנה וכך נוצר פוטנציאל הפעולה על הלב.

בתוך ה שלב ראשון, מה שנקרא שלב הפירוק, עולה היכולת להעביר חלקיקי נתרן טעונים חיובית. אלה זורמים כעת אל פנים התאים ומובילים לאחד עלייה במתח מכמעט מינוס 90 מיליוולט לפלוס 30 מיליוולט.

על ידי העברת המטען החשמלי לטווח החיובי, הם הופכים להיות ספציפיים תעלות סידן בלב לִפְתוֹחַ. אז זה מגיע לאחד זרם של חלקיקי סידן לתאי הלב. זֶה שלב שני מייצג את לאורך זמן, האופייני ללב שלב הרמה כאן נישא ההתרגשות ובין היתר מונע התרחשות של פוטנציאלים פעילים מיותרים נוספים. זה מבטיח את יכולת השאיבה המבוקרת של הלב ומגן מפני הפרעות קצב לב.

בתוך ה שלב שלישי, של ה שלב קיטוב מחדש, המתח החשמלי חוזר לאט לעבר פוטנציאל המנוחה של מינוס 90 מיליוולט. בתהליך של צריכת אנרגיה, בניגוד לדרגת הריכוז מעל התא, הזרימה הופכת לפעילה חלקיקי נתרן בחוץ ונפלט חלקי אשלגן חזרה לתא מועבר. וזה עד שפוטנציאל המנוחה המקורי התיישר שוב. התא מוכן כעת לפוטנציאל פעולה חדש.

פוטנציאל פעולה בצומת הסינוס

מקור העירור של פוטנציאל הפעולה שבלב טמון במה שמכונה צומת סינוס. זה נמצא באוריקול הימני בסמוך למפגש של הוונא קאווה המעולה, המעביר את הדם מפלג הגוף העליון ללב.

צומת הסינוס מורכב תאי שרירים שהשתנושיוצרים את פוטנציאל הפעולה הנחוץ לעוררות. כך הם מהווים את הטבעי קוצב לב של לבנו. אלה הם תאים נרגשים במהירות עם תדר טבעי של כ- 60 עד 80 פעימות בדקה. ניתן לרשום את התדר הטבעי הזה בצורה של הדופק.

משם פוטנציאל הפעולה המתקבל עובר את דרכו דרך מבנים אנטומיים מסוימים על מנת להוביל להתכווצות, פעימות לב, בשרירי העבודה של הלב. ניתן להתאים את מספר פעימות הדקה לעומס על האדם. של ה אוֹהֵד, מערכת עצבים אוטונומית שחשובה במיוחד בעת הגדלתה נטל מופעל, מוביל לעלייה בפוטנציאל הפעולה הנכנס.
האם ההפך הוא מה שנקרא מערכת העצבים הפראסימפתטית מופעל, במיוחד ב- תקופות מנוחה של הגוף ממלא תפקיד, מספר פוטנציאלי הפעולה כלפי הלב מוגמר. פעימות הלב מאטיות. גַם תרופות ושל הגוף עצמו הורמונים, כמו אדרנלין, משפיעים על מערכת זו.