Что такое потенциал действий?

Потенциал, или разность потенциалов, возникает, когда есть различие в электрическом заряде между двумя точками. Эта разница в заряде обычно обусловлена ​​концентрацией противоположно заряженных ионов в каждой точке. Потенциал действия возникает, когда происходит внезапное и резкое изменение разности потенциалов через мембрану нервной клетки, которая распространяется по всей длине клетки.

Когда нервный импульс не передается, внутренняя часть нервной клетки имеет отрицательный заряд, а внешний - положительный. Говорят, что он находится в состоянии покоя, поэтому разность потенциалов в это время является потенциалом покоя. Разница в зарядах обусловлена ​​количеством ионов, находящихся внутри и вокруг клетки. В случае нервных клеток разность потенциалов обусловлена ​​ионами натрия и калия.

Все нервные импульсы имеют ионный характер. Когда нервная клетка находится в состоянии покоя, с обеих сторон мембраны находятся различные концентрации ионов калия и натрия. Эту разницу поддерживают натриево-калиевые насосы в мембране. Этот насос качает ионы натрия из клетки и ионы калия в.

Ионы калия и натрия диффундируют через мембрану из-за разницы в концентрации с обеих сторон. Ионы калия могут легко диффундировать из клетки, но мембрана относительно непроницаема для ионов натрия, диффундирующих внутрь. Общий результат заключается в том, что внутренняя часть нервной клетки имеет отрицательный заряд по сравнению с внешней стороной клетки.

Когда нервная клетка стимулируется и начинается импульс, ситуация на мгновение меняется на противоположную. Внутренняя часть клетки становится положительной, а внешняя отрицательной. Это внезапное изменение потенциала покоя, которое сопровождает импульс, является потенциалом действия. Потенциал действия чрезвычайно недолговечен, поэтому импульс на самом деле представляет собой волну деполяризации или потенциалов действия, которые проходят вдоль клетки.

Во время импульса клеточная мембрана становится проницаемой для ионов натрия. Ионы натрия имеют очень высокую концентрацию вне мембраны, поэтому они быстро диффундируют в клетку. Это происходит очень быстро и полностью меняет потенциал покоя. С таким количеством положительных ионов, которые теперь находятся внутри клетки, внутренняя часть имеет положительный заряд относительно внешней.

Ионы натрия способны проникать в клетку через ионные каналы. Когда клетка отдыхает, ионные каналы остаются закрытыми и препятствуют проникновению ионов натрия в клетку. Когда они стимулируются импульсом, они открываются и допускают выброс ионов натрия. Таким образом, потенциалы действия и импульсы являются самораспространяющимися. Потенциал действия в одной области мембраны стимулирует следующую область, вызывая открытие ионных каналов. Это в свою очередь начинает потенциал действия, который затем стимулирует следующую область и так далее.

Когда ионы натрия попадают в клетку, ионы калия уходят. Это начало процесса восстановления, когда внутренняя часть клетки начинает восстанавливать свой отрицательный заряд. После того, как потенциал действия пройден и перемещен вдоль клеточной мембраны, ионные каналы закрываются, и мембрана становится непроницаемой для ионов натрия. Натриево-калиевый насос снова качает ионы натрия и иона калия, в результате чего восстанавливается потенциал покоя.