Toimintapotentiaali

synonyymit

Hermoimpulssi, herätepotentiaali, piikki, heräteaalto, toimintapotentiaali, sähköinen viritys

määritelmä

Toimintapotentiaali on lyhyt muutos solun membraanipotentiaalissa sen lepopotentiaalista. Se toimittaa sähköisen herätyksen ja on siksi elementaalinen ärsykkeiden siirtämiselle.

fysiologia

Toimintapotentiaalin ymmärtämiseksi on ensin tarkasteltava Lepojännite tulla tietoiseksi solusta. Jokaisella lepotilassa olevalla hermostuneella solulla on yksi. Sen on luonut Ero vastuussa sisä - ja ulkopuolen välillä Solukalvo ja se riippuu kustakin solusta, kuinka korkea se on. Yleensä arvot vaihtelevat välillä -50 mV ja -100 mV. Useimpien hermosolujen lepopotentiaali on -70 mV, mikä tarkoittaa, että lepotilassa solukalvon sisäosa on negatiivisesti varautunut verrattuna solukalvon ulkopuolelle. Tarkastelemme nyt toimintapotentiaalin kehittymistä hermosoluilla. Tässä toimintapotentiaalit aiheuttavat nopean Viritysjohtavuus kehossa pitkiä matkoja.

Aloitusasento

Solulla on lepokalvopotentiaali, jota ylläpitää natrium-kaliumpumppu.

Aloitusvaihe

Ärsykkeen laukaisema viritys saavuttaa solun. Solun sisäpuolelta tulee positiivisempi tulevien natriumionien vuoksi. Kun tietty kynnysarvo ylitetään (hermosolujen tapauksessa noin - 50 mV), toimintapotentiaali laukaistaan. Tämä toimii "kaikki tai ei mitään" -periaatteen mukaisesti. Tämä tarkoittaa, että ei ole olemassa sellaista asiaa kuin ”pieni toimintapotentiaali”, joko syntyy tai ei. Toimintapotentiaalin muoto on aina tasainen kynnysarvon ylittymisen jälkeen, ärsykkeen voimakkuudesta riippumatta.

depolarisaatio

Jos kynnysarvo ylitetään, monet solukalvon natriumkanavat avautuvat yhdessä putouksessa ja monet natriumionit virtaavat ulkopuolelta solun sisäpuolelle kerralla. Solusta tulee positiivinen sisällä jopa +20 - + 30 mV: n lämpötilassa. Tämä tapahtuma tunnetaan myös nimellä "leviäminen" tai "ylitys".

repolarisaatio

Kun leviämisen enimmäismäärä on saavutettu, natriumkanavat alkavat sulkeutua uudelleen. Tätä varten kaliumkanavat avautuvat, joiden kanssa positiivisesti varautuneet kaliumionit virtaavat solusta ja solun sisäpuolelta tulee jälleen negatiivisempi.

hyperpolarisaatiosta

Repolarisaation seurauksena lepopotentiaalia ei yleensä saavuteta aluksi ja se voi saavuttaa -90 mV: n arvoja, esimerkiksi hermosolussa, jonka lepopotentiaali on -70 mV. Tätä kutsutaan myös hyperpolarisoivaksi postpotentiaaliksi. Se johtuu siitä, että kaliumkanavat sulkeutuvat hitaammin ja siten positiivisemmin varautuneet kaliumionit virtaavat solusta.

Alkuperäinen suhde palautetaan sitten natrium-kaliumpumpulla, joka käyttää energiaa kolmen natriumionin kuljettamiseen solusta ja vastineeksi kahden kaliumionin siirtämiseen soluun.

Niin kutsuttu tulenkestävä vaihe on myös tärkeä toimintapotentiaalille. Se johtuu siitä, että natriumkanavat ovat passiivisia hetkeksi sen jälkeen, kun toimintapotentiaali on laukaistu. Siksi mitään muuta toimintapotentiaalia ei voida laukaista ”absoluuttisen tulenkestävän jakson aikana”, ja uusi toimintapotentiaali voidaan laukaista vain rajoitetusti ”suhteellisen tulenkestävän ajanjakson” aikana.

Toimintapotentiaali kestää noin 1-2 millisekuntia hermosoluissa. Sydänlihassolussa se voi olla jopa useita satoja millisekuntia.

Toimintapotentiaali sydämessä

Sydämen sähköisen stimulaation perusta on ns. Toimintapotentiaali. Se edustaa biologisesti ajallisesti rajoitettua muutosta solukalvon läpi kulkevassa sähköjännitteessä, joka päättyy lihastoimintaan, tässä tapauksessa sykeeseen. Kesto on noin 200 - 400 millisekuntia riippuen vastaavasta pulsista, ts. Sykemäärien määrästä minuutissa, ts. Sydämen toimintapotentiaali pidempi kuin luustolihaksessa tai hermosolussa. Tämä suojaa sydäntä ylikuormitukselta.

Alkaen tietystä lepopotentiaalista, noin 90 millivoltin perusjännitteestä, joka kohdistetaan solujen kalvoihin, toimintapotentiaali kulkee sydämen läpi kiihtymisen muodostumisen neljä vaihetta. Eri ionikanavat toimivat yhdessä muuttaakseen sähköjännitettä kennojen ulkopuolella. Nämä ovat enimmäkseen kuljetusproteiineja, jotka sijaitsevat solujen iholla ja kuljettavat erilaisia ​​hyvin pieniä varautuneita hiukkasia kalvonsa läpi. Tämä tekee kennon sähköjännite muuttuu ja siten muodosti sydämen toimintapotentiaalin.

vuonna ensimmäinen vaihe, niin kutsuttu Depolarisaatiovaihe, kyky kuljettaa positiivisesti varautuneita natriumhiukkasia kasvaa. Nämä virtaavat nyt solujen sisätilaan ja johtavat yhteen Lisääntynyt jännitys noin miinus 90 millivoltista plus 30 millivoltiin.

Siirtämällä sähkövaraus positiiviselle alueelle, niistä tulee spesifisiä Kalsiumkanavat sydämessä avata. Joten se tulee yhteen Kalsiumhiukkasten virta sydänsoluihin. Tämä toinen vaihe edustaa sydämelle tyypillistä pitkäaikaista Plateau vaihe Siellä jännitys kulkee ja estää muun muassa ylimääräisten tarpeettomien toimintapotentiaalien pääsyn. Se varmistaa sydämen hallitun pumppauskyvyn ja suojaa sydämen rytmihäiriöiltä.

vuonna kolmas vaihe, Repolarisaatiovaihe, sähköjännite palaa hitaasti kohti loppupotentiaalia miinus 90 millivolttia. Energiaa kuluttavan prosessin kautta, toisin kuin solun yläpuolella olevalla pitoisuusgradientilla, sisäänvirtaus aktivoituu Natriumhiukkaset takaisin ulkopuolelle ja syntyi Kaliumosat takaisin soluun kuljetetaan. Ja niin, kunnes alkuperäinen lepopotentiaali on jälleen tasaantunut. Solu on nyt valmis uuteen toimintapotentiaaliin.

Toimintapotentiaali sinusolmussa

Sydämen toimintapotentiaalin heräte lähteenä on ns Sinusolmu. Tämä sijaitsee oikeassa keulassa lähellä ylemmän vena cavan yhtymäkohtaa, joka kuljettaa verta yläkehosta sydämeen.

Sinusolmu koostuu muokatut lihassolutjotka luovat kiihtymiseen tarvittavat toimintapotentiaalit. Ne muodostavat siten luonnollisen Sydämemme sydämentahdistin. Nämä ovat nopeasti kiihtyviä soluja, joiden luonnollinen taajuus on noin 60 - 80 lyöntiä minuutissa. Tämä luonnollinen taajuus voidaan rekisteröidä pulssin muodossa.

Sieltä tuloksena oleva toimintapotentiaali kulkee tiensä tiettyjen anatomisten rakenteiden kautta johtaakseen supistumiseen, sydämen lyöntiin sydämen työ lihaksissa. Lyöntiä minuutissa voidaan mukauttaa ihmisen kuormaan. Niistä Sympaattinen, autonominen hermosto, joka on erityisen tärkeä kasvaessa taakka on aktivoitu, johtaa saapuvien toimintapotentiaalien kasvuun.
Tuleeko päinvastoin, ns Parasympaattinen hermosto aktivoitu, etenkin Lepoajat kehon osuudella, sydämeen kohdistuvien toimintapotentiaalien määrää käytetään. Sydämen syke hidastuu. Myös Lääkitys ja kehon oma hormonit, kuten adrenaliini, vaikuttavat tähän järjestelmään.