Was ist der Unterschied zwischen abgestuftem Potenzial und Aktionspotenzial?
Sowohl das abgestufte Potential als auch das Aktionspotential resultieren aus einer Depolarisation des Ruhepotentials einer Plasmamembran. Die Stärke dieser Depolarisation kennzeichnet die Unterschiede zwischen abgestuftem Potential und Aktionspotential. Abgestufte Potenziale sind die schwächeren von beiden, können jedoch Aktionspotenziale erzeugen.
Ein abgestuftes oder lokales Potential ist eine Depolarisation des Ruhepotentials aufgrund eines Stimulus, der nur auf einen Bereich einer Plasmamembran angewendet wird. Diese Änderung könnte durch Moleküle, die an Rezeptoren binden, eine mechanische Stimulation oder eine Änderung der Ladung, Temperatur oder Permeabilität der Membran verursacht werden. Die Größe des Potentials hängt von der Stärke und Frequenz des Stimulus ab. Diese Potentiale können nur eine kurze Strecke durch die Plasmamembran befördert werden und werden schwächer, je weiter sie sich fortbewegen.
Wenn auf eine Membran bereits ein lokaler Stimulus angewendet wurde und bei Anwendung eines anderen lokalen Stimulus noch nicht zu ihrem Ruhepotential zurückgekehrt ist, können diese beiden Stimuli kombiniert werden. Dies schafft ein größeres Potenzial, das sich weiter die Membran hinunterbewegen kann. Wenn die abgestuften Potentiale weiter zunehmen, können sie die Membran über ihre Schwelle hinaus depolarisieren. Nach Erreichen der Schwelle wird ein Aktionspotential generiert.
Das Aktionspotential ist das Ergebnis einer großen Depolarisation der Membran, die dazu führt, dass diese die Schwelle erreicht. Danach wird das Aktionspotential generiert und kann nicht verhindert werden. Dies ist als All-or-None-Prinzip bekannt. Entweder gibt es genug Depolarisation, um ein Aktionspotential hervorzurufen, das alle drei Phasen durchläuft, oder es gibt keine.
Nach Erreichen der Schwelle durchläuft die Membran eine Depolarisationsphase, in der Natriumionen schnell in die Zelle eindringen. Dies bewirkt, dass die Ladung positiver ist. In der zweiten Phase der Repolarisation strömen Kaliumionen schnell aus der Zelle, wirken den Natriumionen entgegen und bewirken, dass sich die Membran in Richtung ihrer negativen Ruheladung zurückbewegt.
Zu diesem Zeitpunkt gelangen keine Natriumionen mehr in die Zelle, aber einige Kaliumionen diffundieren immer noch aus. Dies bewirkt, dass die Zelle eine negativere Ladung als zuvor aufweist, wodurch die Zelle ihr Ruhepotential wiederherstellen kann, bevor sie in ein anderes Aktionspotential geschickt wird. Während dieser Phase des Nachpotentials kann ein Stimulus ein Aktionspotential erzeugen, aber aufgrund der Hyperpolarisierung müsste der Stimulus viel stärker als normal sein, um dies zu tun.
Sowohl das abgestufte Potenzial als auch das Aktionspotenzial sind wichtig für die Kommunikation innerhalb des Körpers. Aktionspotentiale sind die Art und Weise, wie der Körper Informationen von einem Ort zum anderen sendet. Die Synapsen im Gehirn kommunizieren über Aktionspotentiale miteinander. Mitteilungen vom Gehirn an die Muskeln und andere Organe werden über Neurotransmitter über Aktionspotentiale übertragen, ebenso wie Mitteilungen von den Organen zurück an das Gehirn.