Hvad er handlingspotentiale?
Potentiale eller potentialforskel opstår, når der er en forskel i elektrisk ladning mellem to punkter. Denne forskel i ladning skyldes normalt en koncentration af modsat ladede ioner på hvert punkt. Handlingspotentiale opstår, når der er en pludselig og skarp ændring i potentialeforskellen på tværs af membranen i en nervecelle, der forplantes langs cellens længde.
Når en nerveimpuls ikke overføres, har nervecellens inderside en negativ ladning og ydersiden en positiv. Det siges at være i sin hviletilstand, så den potentielle forskel på dette tidspunkt er hvilepotentialet. Forskellen i afgifter skyldes, at mængder af ioner findes inde i og omkring cellen. I tilfælde af nerveceller skyldes den potentielle forskel natrium- og kaliumioner.
Alle nerveimpulser er ioniske. Når nervecellen er i ro, er der forskellige koncentrationer af kalium og natriumioner på hver side af membranen. Denne forskel opretholdes af natrium-kaliumpumper i membranen. Denne pumpe pumper natriumioner ud af cellen og kaliumioner i.
Kalium- og natriumioner diffunderer over membranen på grund af forskellen i koncentration på hver side. Kaliumioner kan let diffundere ud af cellen, men membranen er relativt uigennemtrængelig for natriumioner, der diffunderer i. Det samlede resultat er, at indersiden af nervecellen har en negativ ladning i forhold til det udvendige af cellen.
Når nervecellen stimuleres og en impuls igangsættes, vendes situationen øjeblikkeligt. Indersiden af cellen bliver positiv og ydersiden negativ. Denne pludselige vending af hvilepotentialet, der ledsager impulsen, er handlingspotentialet. Et handlingspotentiale er ekstremt kortvarig, så en impuls er faktisk en bølge af depolarisering, eller handlingspotentialer, der passerer langs cellen.
Under en impuls bliver cellemembranen permeabel for natriumioner. Natriumionerne har en meget høj koncentration uden for membranen, så de diffunderer hurtigt ind i cellen. Dette finder sted meget hurtigt og vender hvilepotentialet. Med så mange positive ioner, der nu findes i cellen, har indersiden en positiv ladning i forhold til ydersiden.
Natriumioner er i stand til at komme ind i cellen gennem ionkanaler. Når cellen hviler, forbliver ionkanalerne lukkede og forhindrer, at natriumionerne kommer ind i cellen. Når de stimuleres af en impuls, åbnes de op og tillader indtrængen af natriumionerne. På denne måde forplantes handlingspotentialer og impulser. Handlingspotentialet i et område af membranen stimulerer det følgende område, der får ionkanalerne til at åbne. Dette starter igen et handlingspotentiale, der derefter stimulerer det følgende område og så videre.
Når natriumionerne kommer ind i cellen, forlader kaliumionerne. Dette er begyndelsen på gendannelsesprocessen, hvor indersiden af cellen begynder at genvinde sin negative ladning. Efter at handlingspotentialet er passeret og bevæget sig langs cellemembranen, lukker ionkanalerne, og membranen bliver uigennemtrængelig for natriumioner. Natrium-kaliumpumpen pumper igen natriumionerne og kaliumionerne ind, hvilket resulterer i, at hvilepotentialet gendannes.