מה נקרא פוטנציאל הפעולה?

העבודה של איברים ורקמות של הגוף שלנו תלוי בגורמים רבים. תאים מסוימים (cardiomyocytes ועצבים) תלויים בהעברת דחפים עצביים הנוצרים רכיבים מיוחדים של תאים או צמתים. הבסיס לדחף העצבי הוא היווצרותו של גל עירור ספציפי, שנקרא פוטנציאל הפעולה.

מה זה?

הפוטנציאל הפעולה נקרא בדרך כלל גל עירור, נע מתא תא. בשל היווצרותו ומעבר דרך קרומי התא , שינוי לטווח קצר המטען שלהם מתרחשת (בדרך כלל הצד הפנימי של הממברנה הוא טעון שלילי ואת הצד החיצוני הוא חיובי טעון). הגל שנוצר תורם לשינוי במאפיינים של תעלות יון של התא, אשר מוביל לטעינה של הממברנה. ברגע שבו פוטנציאל הפעולה עובר דרך הממברנה, מתרחש שינוי בטווח הקצר במטען שלה, מה שמוביל לשינוי במאפייני התא.

היווצרותו של גל זה ביסוד תפקודו של סיבי העצבים, כמו גם את מערכת הדרכים של החזקת הלב.

אם יש פגיעה בחינוכו, מתפתחות מחלות רבות, מה שהופך את קביעת פוטנציאל הפעולה הדרוש במכלול של פעילויות טיפוליות ואבחון.

כיצד מתפתח פוטנציאל הפעולה ומה מאפיין אותו?

היסטוריה של מחקר

המחקר של הופעת עירור בתאים וסיבים יזמה די הרבה זמן. הופעתו הראשונה התבצעה על ידי ביולוגים שחקרו את השפעתם של גירויים שונים על העצב הטיפוסי של צפרדע. הם הבחינו כי כאשר נחשף פתרון מרוכז של מלח אכיל, התכווצות שרירים נצפתה.

מחקרים נוספים נמשכו על ידי נוירולוגים, אך המדע העיקרי לאחר הפיזיקה, אשר בוחן את פוטנציאל הפעולה הוא הפיזיולוגיה. פיזיולוגים הוכיחו את קיומו של פוטנציאל פעולה בתאי הלב והעצבים.

כמו העמקת המחקר של הפוטנציאל, נוכחות של פוטנציאל מנוחה הוכח.

מאז ראשית המאה ה -19 נוצרו שיטות המאפשרות להקליט את נוכחותם של הפוטנציאלים הללו ולמדוד את גודלם. כיום, הקיבוע והלימוד של פוטנציאל הפעולה מתבצע בשני מחקרים אינסטרומנטליים - הסרת אלקטרוקרדיוגרמים ואלקטרונספלוגרמים.

מנגנון פעולה פוטנציאלי

היווצרות של עירור מתרחשת עקב שינוי הריכוז תאיים של יונים ואשלגן יונים. בדרך כלל, התא מכיל יותר אשלגן מאשר נתרן. ריכוז תאיים של יונים נתרן הוא הרבה יותר מאשר בציטופלזמה. שינויים הנגרמים על ידי פוטנציאל הפעולה לתרום לשינוי המטען על הממברנה, וכתוצאה מכך הנוכחי של יונים נתרן בתוך התא. בגלל זה, את ההאשמות משתנות מחוץ ובתוך התא (הציטופלסמה היא טעונה חיובי, ואת הסביבה החיצונית היא שלילית.

זה נעשה כדי להקל על מעבר של גל דרך התא.

לאחר שהגל הועבר דרך הסינפסה, המטען משוחזר בסדר הפוך עקב הזרם בתוך התא של יוני כלור טעונים שלילי. רמות ראשונות של המטען משוחזרים מחוץ ובתוך התא, מה שמוביל להיווצרות של פוטנציאל מנוחה.

תקופות של מנוחה והתרגשות חלופיות. בתא פתולוגי, הכל יכול לקרות אחרת, ויצירת PDs יהיו כפופים לחוקים שונים במקצת.

שלבי PD

את זרימת פוטנציאל הפעולה ניתן לחלק לשלבים שונים.

השלב הראשון ממשיך להיווצרות של רמה קריטית של קוטביות (פוטנציאל הפעולה החולפת מגורה על ידי פריקה איטית של הממברנה, המגיעה לרמה מקסימלית, בדרך כלל כ -90 מייל). שלב זה נקרא מראש ספייק. זה נעשה בגלל כניסתם של יונים נתרן לתוך התא.

השלב הבא - פוטנציאל שיא (או ספייק) יוצר פרבולה עם זווית חריפה, כאשר החלק העולה של הפוטנציאל פירושו dolarization ממברנה (מהיר), ואת החלק יורד - repolarization.

השלב השלישי - פוטנציאל עקבות שלילי - מראה את דטרולריזציה עקבות (המעבר מן שיא של קוטביות למצב של מנוחה). בשל כניסתם של יוני כלוריד לתוך התא.

בשלב הרביעי, השלב של פוטנציאל עקבות חיובי, רמות תשלום של הממברנה לחזור המקורי.

שלבים אלה, בשל הפוטנציאל פעולה, בקפידה בצע אחד אחרי השני.

פונקציות של פוטנציאל פעולה

אין ספק, התפתחות פוטנציאל הפעולה חשוב בתפקוד של תאים מסוימים. בעבודה של הלב, עירור משחק תפקיד מרכזי. בלי זה, הלב יהיה פשוט איבר לא פעיל, אבל על ידי הפצת הגל על פני כל תאי הלב, הפחתת שלה מתרחשת, אשר מקדמת את זרימת הדם לאורך המיטה וסקולרית, מעשיר אותו עם כל הרקמות ואיברים.

מערכת העצבים גם לא יכול בדרך כלל לבצע את תפקידו ללא פוטנציאל הפעולה. האיברים לא יכלו לקבל אותות כדי לבצע פונקציה מסוימת, וכתוצאה מכך הם יהיו פשוט חסר תועלת. בנוסף, השיפור בתמסורת הדחף העצבי בסיבי עצב (הופעת המיאלין ויריעות רנווייה) אפשרה להעביר את האות בשבריר של שנייה, מה שגרם להתפתחות הרפלקסים והתנועות המודעות.

בנוסף למערכות האיברים האלה, פוטנציאל הפעולה נוצר גם בתאים רבים אחרים, אך בתוכם הוא ממלא תפקיד רק בתפקוד התא של פונקציותיו הספציפיות.

התחלה של פוטנציאל פעולה בלב

הגוף העיקרי, שעבודתו מבוססת על העיקרון של היווצרות פוטנציאל פעולה, הוא הלב. בשל קיומו של צמתים להיווצרות דחפים, מתבצעת עבודתו של איבר זה, שתפקידה הוא להעביר דם לרקמות ולאברים.

הדור של פוטנציאל הפעולה בלב מתרחשת בצומת הסינוס. הוא ממוקם במפגש של הוורידים החלולים באטריום הנכון. משם, הדופק מתפשט דרך סיבי מערכת ההולכה של הלב - מהצומת אל הצומת האטריו-צנטרי. הוא עובר לאורך הצרור שלו, ליתר דיוק, על רגליו, והדחף עובר אל החדר הימני והשמאלי. בעובים יש דרכים קטנות יותר לבצע - סיבים פורקינג, שדרכו מגיעה עירור כל תא לב.

פוטנציאל הפעולה של cardiomyocytes הוא מורכב, כלומר. תלוי בהפחתת כל התאים של רקמת הלב. אם יש בלוק (צלקת לאחר אוטם), את הפוטנציאל של יצירת פוטנציאל שבור, אשר קבוע על electrocardiogram.

מערכת העצבים

איך זה יוצר PD ב נוירונים - תאים של מערכת העצבים. כאן הכל קצת יותר קל.

הדחף החיצוני נתפס על ידי תהליכים של תאי עצב - דנדריטים הקשורים לקולטנים הממוקמים הן בעור והן בכל הרקמות האחרות (פוטנציאל מנוחה ופוטנציאל פעולה גם להחליף אחד את השני). גירוי מעורר את היווצרות פוטנציאל הפעולה בהם, ולאחר מכן הדחף דרך הגוף של תא העצב הולך לתהליך הארוך שלו - האקסון, וממנו דרך הסינפסות - לתאים אחרים. לפיכך, גל התרגשות שנוצר מגיע למוח.

תכונה של מערכת העצבים היא נוכחותם של שני סוגים של סיבים - מצופה myelin ובלי זה. הופעתה של פוטנציאל הפעולה ואת התמסורת שלה סיבים אלה שם יש myelin, הוא הרבה יותר מהר מאשר demyelinated.

תופעה זו נצפתה בשל העובדה כי התפלגות PD על סיבים myelinated מתרחשת עקב "קופץ" - הדופק קופץ את תיקוני המיאלין, אשר כתוצאה מכך מקטין את הנתיב שלה, ולכן, מאיץ את התפשטות.

פוטנציאל המנוחה

ללא פיתוח של פוטנציאל מנוחה, לא תהיה שום אפשרות לפעולה. הפוטנציאל של המנוחה מובן כמצב הנורמלי והבלתי-מצוי של התא, שבו המטענים בתוך הקרום ומחוצה לו שונים באופן משמעותי (כלומר, החלק החיצוני של הממברנה נטען בחיוב ובתוכו הוא שלילי). שאר הפוטנציאל מראה את ההבדל בין המטענים בתוך ומחוץ לתא. בדרך כלל, הוא מ -50 ל -110 MeV. בסיבי עצב ערך זה הוא בדרך כלל -70 meV.

זה נגרם על ידי הגירה של יוני כלוריד לתוך התא ויצירת מטען שלילי על הצד הפנימי של הממברנה.

כאשר משנים את הריכוז של יונים תאיים (כאמור לעיל), PP מחליף PD.

בדרך כלל, כל התאים של הגוף נמצאים במצב לא מתוחכם, ולכן, שינוי הפוטנציאל יכול להיחשב תהליך הכרחי פיזיולוגית, שכן בלעדיהם מערכות הלב וכלי הדם ומערכת העצבים לא יכלו לבצע את פעילותם.

משמעות המחקר של שאר פוטנציאל הפעולה

שאר הפוטנציאל הפוטנציאלי פוטנציאל פעולה כדי לקבוע את מצב האורגניזם, כמו גם איברים בודדים.

קיבוע פוטנציאל הפעולה מהלב (אלקטרוקרדיוגרפיה) מאפשר לך לקבוע את מצבו, כמו גם את היכולת הפונקציונלית של כל מחלקותיו. אם אתם לומדים את ה- ECG הרגיל, אתם יכולים לראות שכל השיניים עליו הן ביטוי של פוטנציאל הפעולה ופוטנציאל המנוחה הבא (בהתאמה, הופעת הפוטנציאלים הללו באטריה משקפת את השיניים P, והתפשטות העירוי בחדר היא שן R).

באשר ל- electroencephalogram, הופעתם של גלים ומקצבים שונים (בפרט, גלי אלפא ובטא אצל אדם בריא) נובעת גם מהתרחשות של פוטנציאל פעולה בנוירונים של המוח.

מחקרי נתון מאפשרים לחשוף בזמן התפתחות של תהליך זה או אחר פתולוגי ולגרום כמעט עד 50 אחוז של טיפול מוצלח של המחלה הראשונית.