Kluczowa różnica – potencjał spoczynkowy a potencjał działania
Neuron jest uważany za jednostkę strukturalną układu nerwowego. Polega na przekazywaniu różnych bodźców nerwowych podczas komunikacji między komórkami. Neurony wysyłają wiadomości elektrochemicznie z udziałem różnych jonów. Innymi słowy, naładowane elektrycznie chemikalia, które są jonami, powodują sygnały. Najważniejsze jony to sód, potas, wapń i chlorek. Ruch tych jonów przez błonę otaczającą komórki nerwowe powoduje powstanie dwóch rodzajów potencjałów (różnic napięcia); potencjał spoczynkowy i potencjał czynnościowy. Potencjał spoczynkowy występuje, gdy neuron znajduje się w stanie spoczynku i nie następuje przekazywanie impulsów. Potencjał spoczynkowy można zdefiniować jako różnicę napięcia między wnętrzem i zewnętrzem neuronu, gdy neuron jest w spoczynku. Potencjał czynnościowy występuje, gdy sygnały są przekazywane wzdłuż aksonu neuronu. Stąd potencjał działania można zdefiniować jako zmianę potencjału elektrycznego, gdy transmisja sygnału zachodzi przez aksony. Potencjał błonowy neuronu (szczególnie aksonu) zmienia się wraz z szybkimi wzrostami i spadkami. Jest to kluczowa różnica między potencjałem spoczynkowym a potencjałem czynnościowym.
Jaki jest potencjał spoczynkowy?
Potencjał spoczynkowy to zjawisko, które występuje wewnątrz neuronu w stanie spoczynku. Mówiąc prościej, potencjał spoczynkowy pojawia się, gdy neuron nie angażuje się w wysyłanie żadnych impulsów nerwowych ani sygnałów. Takie warunki są określane jako potencjał spoczynkowy, w którym neuron jest „w spoczynku”. W tym stanie błona neuronu zawiera różnicę w ładunkach. Wewnętrzny obszar membrany jest bardziej ujemnie naładowany w porównaniu z ładunkiem zewnętrznego obszaru membrany. Takie różnice w ładunkach są zwykle równoważone z powodu wymiany różnych jonów przez membranę w dowolnym kierunku; wejście lub wyjście.
Jednak podczas potencjału spoczynkowego równoważenie ładunków nie występuje, ponieważ kanały jonowe obecne w membranie nie pozwalają na przechodzenie niektórych jonów. Zapewnia przejście tylko do K+ (jony potasu) i hamuje ruch jonów Cl– (chlorek) i Na + jony (sodu). Ponadto błona hamuje przechodzenie cząsteczek białka, które są naładowane ujemnie i są obecne wewnątrz neuronu. Te kanały jonowe są określane jako selektywne kanały jonowe.
Oprócz tych kanałów, istnieje pompa jonowa, która obejmuje wymianę jonów Na+ i K+ przez membranę. Ta pompa pracuje z wykorzystaniem energii. Kiedy działa, umożliwia wymianę dwóch jonów K+ do neuronu i trzech jonów Na+ z neuronu na raz. Ta pompa jest nazywana pompą kationową. Podczas potencjału spoczynkowego, więcej jonów K+ jest obecnych wewnątrz neuronu i więcej jonów Na+ jest obecnych na zewnątrz neuronu.
Rysunek 01: Potencjał spoczynkowy
Napięcie potencjału spoczynkowego (różnica napięcia między zewnętrzną i wewnętrzną stroną neuronu) jest mierzone po ostatecznym wyrównaniu wszystkich sił ładunków. W normalnych warunkach potencjał spoczynkowy neuronu wynosi -70 mV.
Jaki jest potencjał działania?
Potencjał czynnościowy występuje w neuronie, gdy neuron przekazuje impulsy. Podczas tej transmisji sygnału potencjał błonowy (różnica potencjału elektrycznego między zewnętrzną i wewnętrzną stroną komórki) neuronu (szczególnie aksonu) zmienia się z szybkimi wzrostami i spadkami. Potencjały czynnościowe nie występują tylko w neuronach. Występuje w różnych innych pobudliwych komórkach, takich jak komórki mięśniowe, komórki endokrynologiczne, a także w niektórych komórkach roślinnych. Podczas potencjału czynnościowego przekazywanie impulsów nerwowych odbywa się wzdłuż aksonu neuronu do guzków synaptycznych, znajdujących się na końcu aksonu. Główną rolą potencjału czynnościowego jest ułatwienie komunikacji między komórkami.
Potencjał czynnościowy jest zwykle generowany przez prąd depolaryzujący. Ze względu na otwarcie kanałów jonowych K+ na dłuższy czas powoduje, że napięcie potencjału czynnościowego przekracza -70 mV. Ale kiedy kanały jonowe Na+ zamykają się, ta wartość jest przywracana do -70mV. Te stany są znane odpowiednio jako hiperpolaryzacja i repolaryzacja.
Potencjał czynnościowy jest zwykle generowany przez prąd depolaryzujący. Innymi słowy, bodziec, który generuje potencjał czynnościowy, powoduje spadek potencjału spoczynkowego neuronu do 0mV i dalej do wartości -55mV. Nazywa się to wartością progową. Dopóki neuron nie osiągnie wartości progowej, potencjał czynnościowy nie zostanie wygenerowany. Podobnie jak potencjały spoczynkowe, potencjały czynnościowe powstają z powodu krzyżowania się różnych jonów przez błonę neuronu. Początkowo kanały jonowe Na+ są otwierane w odpowiedzi na bodziec. Wspomniano, że w czasie spoczynku wnętrze neuronu jest bardziej ujemnie naładowane i zawiera więcej jonów Na+ na zewnątrz. Ze względu na otwarcie kanałów jonowych Na+ podczas potencjału czynnościowego, więcej jonów Na+ wpada do neuronu przez błonę. Dzięki dodatniemu ładunkowi jonów sodu membrana staje się bardziej naładowana dodatnio i ulega depolaryzacji.
Rysunek 02: Potencjał działania
Ta depolaryzacja jest odwracana przez otwarcie K+ kanałów jonowych, które wyprowadzają większą liczbę jonów K+ z neuronu. Po otwarciu kanałów jonowych K+, kanały jonowe Na+ zamykają się. Ze względu na otwarcie kanałów jonowych K+ na dłuższy czas powoduje, że napięcie potencjału czynnościowego przekracza -70 mV. Ten stan jest znany jako hiperpolaryzacja. Ale kiedy kanały jonowe Na+ zamykają się, ta wartość jest przywracana do -70mV. Jest to znane jako repolaryzacja.
Jakie jest podobieństwo między potencjałem spoczynkowym a potencjałem do działania?
Potencjał spoczynkowy i potencjał czynnościowy występują w wyniku ruchu różnych jonów przez błonę neuronu
Jaka jest różnica między potencjałem spoczynkowym a potencjałem działania?
Potencjał spoczynkowy a potencjał działania |
|
| Potencjał spoczynkowy to różnica napięć na błonie neuronu, gdy nie przesyła on sygnałów. | Potencjał czynnościowy to różnica napięć na błonie neuronu, gdy przesyła on sygnały wzdłuż aksonów. |
| Wystąpienie | |
| Potencjał spoczynkowy występuje, gdy neuron nie jest zaangażowany w wysyłanie żadnych impulsów ani sygnałów nerwowych. | Potencjał czynnościowy występuje, gdy sygnały są przesyłane przez neurony. |
| Napięcie | |
| -70mV to potencjał spoczynkowy. | +40mV to potencjał czynnościowy. |
| Jony | |
| Więcej Na+ jonów i mniej K+ jonów poza neuronami, gdy występuje potencjał spoczynkowy. | Więcej Na+ i mniej K+ jonów wewnątrz neuronu, gdy pojawia się potencjał czynnościowy. |
Podsumowanie – Potencjał spoczynkowy a potencjał działania
Potencjał spoczynkowy występuje, gdy neuron nie jest zaangażowany w wysyłanie żadnych impulsów ani sygnałów nerwowych. Wewnętrzny obszar membrany jest bardziej ujemnie naładowany w porównaniu z ładunkiem zewnętrznego obszaru membrany. Podczas potencjału spoczynkowego, więcej jonów K+ jest obecnych wewnątrz neuronu, a więcej jonów Na+ jest obecnych na zewnątrz neuronu. W normalnych warunkach potencjał spoczynkowy neuronu wynosi -70 mV. Potencjał czynnościowy to potencjał błonowy, gdy transmisja sygnału zachodzi wzdłuż aksonu. Potencjał czynnościowy jest zwykle generowany przez prąd depolaryzujący. Ze względu na otwarcie kanałów jonowych K+ na dłuższy czas powoduje, że napięcie potencjału czynnościowego przekracza -70 mV. Ale kiedy kanały jonowe Na+ zamykają się, ta wartość jest przywracana do -70mV. Te stany są znane odpowiednio jako hiperpolaryzacja i repolaryzacja. Jest to różnica między potencjałem spoczynkowym a potencjałem czynnościowym.
Pobierz wersję PDF potencjału spoczynkowego a potencjał działania
Możesz pobrać wersję PDF tego artykułu i używać jej do celów offline zgodnie z notatką cytowania. Proszę pobrać wersję PDF tutaj: Różnica między potencjałem spoczynkowym a potencjałem działania
