פוטנציאל פעולה: פונקציה, משימות, תפקיד ומחלות

An פוטנציאל פעולה הוא שינוי לטווח קצר בפוטנציאל הממברנה. פוטנציאל פעולה בדרך כלל מתעורר בבית אקסון גבעה של נוירון והם תנאי הכרחי להעברת גירוי.

מה פוטנציאל הפעולה?

פוטנציאל פעולה בדרך כלל מתעורר בבית אקסון גבעה של א תא עצב והם התנאי להעברת גירויים. ה פוטנציאל פעולה הוא היפוך מטען ספונטני בתאי עצב. פוטנציאל פעולה מתעורר ב אקסון תְלוּלִית. גבעת האקסון היא נקודת המוצא של תהליכי העברה של א תא עצב. ה פוטנציאל פעולה ואז עובר לאורך האקסון, או הקרנת העצבים. פוטנציאל יכול להימשך בין אלפית שנייה למספר דקות. העוצמה של כל פוטנציאל פעולה זהה. בהתאם, אין פוטנציאל פעולה חלש ולא חזק. מדובר בתגובות של הכל או כלום, כלומר, גירוי חזק מספיק בכדי להפעיל פוטנציאל פעולה לחלוטין או שפוטנציאל הפעולה אינו מופעל כלל. כל פוטנציאל פעולה מתקדם בכמה שלבים.

פונקציה ומשימה

לפני פוטנציאל הפעולה, התא נמצא במצב מנוחה. ה נתרן הערוצים סגורים במידה רבה, וה- אשלגן הערוצים פתוחים חלקית. על ידי העברת ה- אשלגן במהלך היונים, התא שומר על מה שנקרא פוטנציאל קרום המנוחה בשלב זה. זה בערך -70 mV. אז אם היית מודד את המתח בתוך האקסון, היית מקבל פוטנציאל שלילי של -70 mV. ניתן לייחס זאת לחוסר איזון מטען של היונים בין החלל מחוץ לתא לנוזל התא. התהליכים הקולטים של תאי העצב, הדנדריטים, מקבלים גירויים ומעבירים אותם דרך גוף התא לגבעת האקסון. כל גירוי נכנס משנה את פוטנציאל קרום המנוחה. עם זאת, כדי שיופעל פוטנציאל פעולה, יש לחרוג מערך הסף בגבעת האקסון. רק כאשר פוטנציאל הממברנה גדל ב- 20 mV ל- -50 mV, מגיעים לסף זה. אם פוטנציאל הממברנה עולה רק ל -55 mV, למשל, שום דבר לא קורה בגלל תגובת הכל או כלום. לאחר חריגת הסף, ה- נתרן ערוצי התא נפתחים. טעון במטען חיובי נתרן יונים זורמות פנימה, ופוטנציאל המנוחה ממשיך לעלות. ה אשלגן ערוצים נסגרים. התוצאה היא קוטב מחדש. החלל בתוך האקסון טעון כעת לטובה לזמן קצר. שלב זה נקרא גם overshoot. עוד לפני שמגיעים לפוטנציאל הממברנה המרבי, תעלות הנתרן נסגרות שוב. במקום זאת תעלות האשלגן נפתחות ויוני אשלגן זורמים החוצה מהתא. רפולריזציה מתרחשת, כלומר פוטנציאל הממברנה מתקרב שוב לפוטנציאל המנוחה. לזמן קצר יש אפילו מה שמכונה היפרפולריזציה. במהלך תהליך זה, פוטנציאל הממברנה עדיין יורד מתחת ל -70 mV. תקופה זו, שנמשכת כשתי אלפיות השנייה, נקראת גם התקופה העקשנית. בתקופה העקשנית לא ניתן להפעיל פוטנציאל פעולה. זאת בכדי למנוע יתרונות יתר של התא. לאחר ויסות על ידי משאבת הנתרן-אשלגן, המתח הוא שוב ב- -70 mV והאקסון יכול להתרגש שוב מגירוי. פוטנציאל הפעולה מועבר כעת מקטע אחד של האקסון למשנהו. מכיוון שהקטע הקודם עדיין נמצא בתקופה עקשן, העברת גירויים יכולה להתרחש רק בכיוון אחד בכל פעם. עם זאת, העברת גירוי רציפה זו איטית למדי. העברת גירוי המלחה מהירה יותר. כאן, האקסונים מוקפים במה שמכונה נדן המיאלין. זה פועל כמו סוג של פס בידוד. בין לבין, ה נדן המיאלין מופרע שוב ושוב. הפרעות אלה נקראות שרוכים. במהלך העברת גירוי המלחה, פוטנציאל הפעולה קופץ מטבעת כבל אחת לאחרת. זה מגדיל מאוד את קצב ההתפשטות. פוטנציאל הפעולה הוא הבסיס להעברת מידע גירוי. כל תפקודי הגוף מבוססים על הולכה זו.

מחלות והפרעות

כאשר מעטפות המיאלין של תאי העצב מותקפות ונהרסות, יש הפרעות קשות בהעברת הגירויים. אובדן ה נדן המיאלין גורם לאובדן מטען במהלך הולכה. פירוש הדבר שיש צורך במטען נוסף כדי לרגש את האקסון בהפסקה הבאה במעטפת המיאלין. במקרה של פגיעה קלה בשכבת המיאלין, פוטנציאל הפעולה מתעכב. אם יש נזק חמור, הולכת עירור עלולה להיפסק לחלוטין, מכיוון שלא ניתן להפעיל פוטנציאל פעולה יותר. נדן המיאלין יכול להיות מושפע מפגמים גנטיים כמו מחלת קראב או מחלת שארקו-מארי-שן. עם זאת, המחלה הידועה ביותר של demyelinating היא ככל הנראה טרשת נפוצה. כאן, מעטפות המיאלין מותקפות ונהרסות על ידי תאי החיסון של הגוף עצמו. תלוי איזה עצבים מושפעים, הפרעות בראייה, חולשה כללית, ספסטיות, שיתוק, רגישות או הפרעות דיבור יכול להתרחש. מחלה נדירה למדי היא Paramyotonia congenita. בממוצע, רק אדם אחד מושפע מכל 250,000 איש. המחלה היא הפרעה בתעלת הנתרן. כתוצאה מכך, יונים של נתרן יכולים להיכנס לתא גם בשלבים שבהם אמור להיות סגור את תעלת הנתרן ובכך לעורר פוטנציאל פעולה גם אם למעשה אין גירוי כלל. כתוצאה מכך, יכול להיות מתח קבוע ב עצבים. זה מתבטא כמתח שרירים מוגבר (מיוטוניה). לאחר תנועה מרצון, השרירים מתרפים בעיכוב משמעותי. ההפך מתקבל על הדעת גם בפרמיוטוניה קונגניטה. יכול להיות שתעלת הנתרן אינה מאפשרת ליוני נתרן להיכנס לתא גם בזמן עירור. לפיכך, פוטנציאל פעולה עשוי להיות מופעל רק בעיכוב או בכלל לא למרות גירוי נכנס. התגובה לגירוי לא מצליחה להתרחש. ההשלכות הן הפרעות תחושתיות, חולשת שרירים או שיתוק. הופעת הסימפטומים מועדפת במיוחד על ידי טמפרטורות נמוכות, ולכן אלו שנפגעו צריכים להימנע מכל קירור של השרירים.