Wat is actiepotentieel?
Potentieel of potentiaalverschil treedt op wanneer er een verschil is in elektrische lading tussen twee punten. Dit verschil in lading is meestal het gevolg van een concentratie van tegengesteld geladen ionen op elk punt. Actiepotentiaal treedt op wanneer er een plotselinge en scherpe verandering is in het potentiaalverschil over het membraan van een zenuwcel die zich over de lengte van de cel voortplant.
Wanneer een zenuwimpuls niet wordt overgedragen, heeft de binnenkant van de zenuwcel een negatieve lading en de buitenkant een positieve. Er wordt gezegd dat het in rusttoestand is, dus het potentiaalverschil op dit moment is het rustpotentieel. Het verschil in kosten is te wijten aan de hoeveelheid ionen die in en rond de cel wordt gevonden. In het geval van zenuwcellen is het potentiële verschil te wijten aan natrium- en kaliumionen.
Alle zenuwimpulsen zijn ionisch van aard. Wanneer de zenuwcel in rust is, zijn er verschillende concentraties van de kalium- en natriumionen aan weerszijden van het membraan. Dit verschil wordt gehandhaafd door natrium-kaliumpompen in het membraan. Deze pomp pompt natriumionen uit de cel en kaliumionen naar binnen.
Kalium- en natriumionen diffunderen over het membraan vanwege het verschil in concentratie aan beide kanten. Kaliumionen kunnen gemakkelijk uit de cel diffunderen, maar het membraan is relatief ondoordringbaar voor natriumionen die erin diffunderen. Het algemene resultaat is dat de binnenkant van de zenuwcel een negatieve lading heeft ten opzichte van de buitenkant van de cel.
Wanneer de zenuwcel wordt gestimuleerd en een impuls wordt geïnitieerd, wordt de situatie tijdelijk omgekeerd. De binnenkant van de cel wordt positief en de buitenkant negatief. Deze plotselinge omkering van het rustpotentieel dat de impuls vergezelt, is het actiepotentiaal. Een actiepotentiaal is extreem kortstondig, dus een impuls is eigenlijk een golf van depolarisatie, of actiepotentiaal, die langs de cel passeert.
Tijdens een impuls wordt het celmembraan permeabel voor natriumionen. De natriumionen hebben een zeer hoge concentratie buiten het membraan, zodat ze snel in de cel diffunderen. Dit vindt zeer snel plaats en keert het rustpotentieel om. Met zoveel positieve ionen die nu in de cel worden gevonden, heeft de binnenkant een positieve lading ten opzichte van de buitenkant.
Natriumionen kunnen de cel binnenkomen via ionenkanalen. Wanneer de cel rust, blijven de ionenkanalen gesloten en voorkomen dat de natriumionen de cel binnenkomen. Wanneer ze worden gestimuleerd door een impuls, openen ze zich en laten ze de inademing van de natriumionen toe. Op deze manier verspreiden actiepotentialen en impulsen zichzelf. Het actiepotentiaal in een gebied van het membraan stimuleert het volgende gebied waardoor de ionenkanalen openen. Dit op zijn beurt begint een actiepotentiaal, dat vervolgens het volgende gebied stimuleert, enzovoort.
Terwijl de natriumionen de cel binnenkomen, verlaten de kaliumionen. Dit is het begin van het herstelproces waarbij de binnenkant van de cel zijn negatieve lading begint te herwinnen. Nadat het actiepotentiaal is gepasseerd en langs het celmembraan is bewogen, sluiten de ionenkanalen en wordt het membraan ondoordringbaar voor natriumionen. De natrium-kaliumpomp pompt opnieuw de natriumionen eruit en kaliumionen erin, waardoor het rustpotentieel wordt hersteld.