Potencjał stopniowany a potencjał działania
Wszystkie komórki organizmu wykazują potencjał błonowy, głównie z powodu nierównomiernego rozmieszczenia jonów sodu, chloru i potasu, a także z powodu różnicy przepuszczalności błony plazmatycznej dla tych jonów. Ten potencjał błonowy skutkuje dodatnimi i ujemnymi ładunkami na całej błonie. Neurony i komórki mięśniowe to dwa rodzaje specjalnych komórek, które opracowały specjalne zastosowanie potencjału błonowego. Mogą podlegać przejściowym, szybkim wahaniom swoich potencjałów błonowych pod wpływem bodźców. Te zmiany ostatecznie skutkują sygnałami elektrycznymi. Neurony wykorzystują te sygnały do odbierania, przetwarzania, inicjowania i przesyłania wiadomości, podczas gdy komórki mięśniowe wykorzystują je do inicjowania skurczów. Istnieją dwie podstawowe formy sygnałów elektrycznych, których neurony używają do przekazywania wiadomości, a mianowicie potencjał stopniowany i potencjał czynnościowy.
Potencjały stopniowane
Potencjał stopniowany to niewielka przejściowa zmiana potencjału błonowego, która występuje w różnych stopniach lub stopniach wielkości lub siły. Stopniowane potencjały są spowodowane aktywacją klasy białek kanałowych zwanych „bramkowanymi kanałami jonowymi” i mogą być generowane w nerwach czuciowych lub ruchowych i rozpoczynać proces transmisji. Bramkowany kanał jonowy selektywnie przepuszcza tylko określone jony. Gdy pozwala na rozproszenie, jest otwarte, a gdy nie pozwala, jest zamknięte. Dlatego bramkowany kanał jonowy zachowuje się jak drzwi, które można otwierać lub zamykać.
Ilość odpowiadających kanałów jonowych różni się w zależności od siły bodźca; w ten sposób silny bodziec powoduje otwarcie większej liczby kanałów jonowych. Jeśli więcej kanałów jonowych się otworzy, więcej jonów będzie dyfundować przez błonę plazmatyczną, powodując większą zmianę potencjału błony.
Potencjały działania
Potencjały czynnościowe to krótkie, szybkie, duże zmiany w potencjale błonowym i są wytwarzane w pobudliwych komórkach (nerwowych i mięśniowych), gdy potencjał spoczynkowy jest zmieniony. Pojedynczy potencjał czynnościowy obejmuje tylko niewielką część całkowitej pobudliwej błony komórkowej i rozprzestrzenia się w pozostałej części błony komórkowej bez żadnego zmniejszenia siły sygnału.
Podczas trwania potencjału czynnościowego potencjał błonowy przejściowo odwraca się. Gdy depolaryzacja osiągnie potencjał progowy, spowoduje powstanie potencjału czynnościowego. Potencjał czynnościowy jest powodowany przez klasę kanałów jonowych zwanych kanałami jonowymi bramkowanymi napięciem. Te kanały jonowe znajdują się zarówno w neuronach, jak i komórkach mięśniowych. W neuronach do wytworzenia potencjału czynnościowego wykorzystywane są dwa różne kanały jonowe napięcia, a mianowicie bramkowane napięciem kanały Na+ i bramkowane napięciem K+ kanały. Kanały te otwierają się i zamykają w odpowiedzi na zmiany w potencjale błonowym i kontrolują przepływ jonów poprzez selektywne przechodzenie przez nie.
Jaka jest różnica między potencjałem stopniowanym a potencjałem działania?
• Potencjały czynnościowe służą jako sygnały długodystansowe, podczas gdy potencjały stopniowane służą jako sygnały krótkodystansowe.
• Stopniowane potencjały to niewielkie zmiany w potencjale błonowym, które mogą się wzajemnie wzmacniać lub negować. W przeciwieństwie do tego, potencjały czynnościowe są duże (100 mV) zmiany w potencjale błonowym, które mogą służyć jako wierne sygnały na duże odległości.
• Aktywacja bramkowanych kanałów jonowych powoduje stopniowany potencjał, podczas gdy aktywacja bramkowanych napięciowo kanałów jonowych powoduje potencjał czynnościowy.
• Ruch netto Na+, Cl– lub Ca2+ w poprzek błona plazmatyczna wytwarza stopniowany potencjał. Sekwencyjny ruch Na+ do i K+ poza komórkę poprzez kanały bramkowane napięciem wytwarza potencjał czynnościowy.
• Czas trwania stopniowanego potencjału zmienia się wraz z czasem trwania zdarzenia wyzwalającego lub bodźca, podczas gdy czas trwania potencjału czynnościowego jest stały.
• Potencjał czynnościowy występuje w obszarach membrany z dużą ilością kanałów bramkowanych napięciem, podczas gdy potencjał stopniowany występuje w obszarach membrany zaprojektowanych do reagowania na zdarzenie wyzwalające.
