Potencjał spoczynkowy

Plik Potencjał spoczynkowy jest różnicą napięcia -70 mV, która istnieje w stanie niewzbudzonym między wnętrzem a otoczeniem neuronów. Potencjał jest istotny dla tworzenia potencjałów czynnościowych. Zatrucie cyjankami zapobiega przywróceniu potencjału spoczynkowego i prowadzi do zapaści neuronalnej.

Jaki jest potencjał spoczynkowy?

Potencjał spoczynkowy to różnica napięcia, która istnieje między wnętrzem niewzbudzonego neuronu a jego otoczeniem. Ta różnica napięcia musi być aktywnie utrzymywana i wynika z nierównomiernego rozmieszczenia jonów sodu i potasu.

O utrzymanie potencjału spoczynkowego mają wpływ dwa elementy błony komórek nerwowych: z jednej strony pompy sodowo-potasowe, z drugiej zaś kanały jonowe na pierścieniach rdzenia Ranviera.

Potencjał spoczynkowy pobudliwych komórek nerwowych stanowi podstawę solnego przewodzenia szlaków nerwowych człowieka. Pobudzona potencjałem czynnościowym komórka ulega depolaryzacji powyżej jej potencjału progowego, a zależne od napięcia kanały jonowe otwierają się, tak że gdy napływają określone jony, zmienia się potencjał spoczynkowy. Potencjał czynnościowy jest przekazywany szlakami nerwowymi poprzez redystrybucję ładunków.

Potencjał spoczynkowy ludzkiego neuronu ma różnicę od -70 do -80 mV. Wnętrze błony komórkowej jest ujemne, a strona zewnętrzna jest naładowana dodatnio.

Funkcja i zadanie

W fazie spoczynku na błonie komórkowej pobudliwej komórki zachodzą różne procesy. Na pierścieniach Ranviera aksony nie są izolowane mieliną. W tych węzłach znajdują się pompy Na + / K +, które transportują jony potasu do wnętrza aksonu podczas fazy spoczynku podczas zużywania ATP. W tym samym czasie z ogniwa wypompowywane są jony sodu. Zatem stężenie potasu wewnątrz aksonów jest wyższe niż na zewnątrz.

Ze względu na kanały jonowe zawierające białko, błony komórkowe mają różne poziomy przepuszczalności tych jonów. Kanały sodowe są zwykle zamknięte w spoczynku. Z drugiej strony kanały dla potasu są otwarte, co powoduje dyfuzję jonów potasu. W ten sposób jony rozpraszają się na zewnątrz. Dzieje się tak do momentu osiągnięcia równowagi między siłami elektrycznymi a siłami ciśnienia osmotycznego. Utrzymuje to różnicę ładunku między zewnętrzną i wewnętrzną stroną błony komórkowej, która jest również znana jako potencjał spoczynkowy.

Kiedy bodziec uderza w włókno nerwowe i przekracza próg, otwierają się zależne od napięcia kanały sodowe i potasowe. Powoduje to depolaryzację komórki, co z kolei wyzwala potencjał czynnościowy. Impuls bioelektryczny jest przenoszony wzdłuż włókien nerwowych.

Mówiąc prościej, w przypadku potencjału czynnościowego, sygnał jest przekazywany poprzez zmiany potencjału błonowego.

Wartość -50 mV ma zastosowanie jako wartość progowa dla tworzenia potencjału czynnościowego. Wzbudzenia poniżej +20 mV nie powodują powstania potencjału czynnościowego i nie występują żadne reakcje.

Po utworzeniu i transmisji potencjału czynnościowego kanały N + najpierw ponownie się zamykają. Natomiast kanały K + otwierają się, tak że jony potasu mogą dyfundować z aksonu. Napięcie elektryczne we wnętrzu ogniwa ponownie spada. Ten proces jest również znany jako repolaryzacja. Wtedy kanały K + również się zamykają, a potencjał komórki spada poniżej potencjału spoczynkowego. Ta hiperpolaryzacja zmienia się w potencjał spoczynkowy, który pompy sodowo-potasowe przywróciły po około dwóch milisekundach. Akson jest zatem gotowy na nowe potencjały czynnościowe.

Tutaj znajdziesz swoje leki

Choroby i dolegliwości

Zjawiska, takie jak zatrucie cyjankami, mają zagrażające życiu konsekwencje, z których część wynika z utraty potencjału spoczynkowego. Neurony potrzebują energii, aby przywrócić swój potencjał spoczynkowy. Zatrucie cyjankami blokuje dopływ energii, więc nie można jej dostarczyć do przywrócenia potencjału spoczynkowego. Komórki nerwowe pozostają trwale zdepolaryzowane i tracą swoją funkcjonalność.

W zależności od tego, na ile neuronów ma wpływ niedobór energii, regulacja neuronalna całego organizmu może się w ten sposób załamać. Takie załamanie się regulacji neuronów nieuchronnie prowadzi do śmierci.

W szerszym sensie dolegliwości z potencjałem spoczynkowym neuronu mogą również wyrażać się w chorobach kanałów jonowych. Te choroby dziedziczne wywołują zaburzenia pobudzenia mięśni i układu nerwowego. Choroby kanałów jonowych wpływają na zachowanie przełączania kanałów jonowych. Zmiany w zachowaniu przełączania kanałów mogą z kolei wpływać na zdolność przywrócenia potencjału spoczynkowego. W ten sposób choroby mają wpływ na pobudliwość tkanki. Choroby kanałów jonowych to w węższym sensie mutacje kanałów jonowych.

Zgodnie z odkryciami naukowymi, z tym zjawiskiem związane są trzy formy dziedzicznej padaczki. Według współczesnych badań w ten sposób wyjaśnia się również migreny hemiplegiczne i idiopatyczne migotanie komór.

Na pompy sodowo-potasowe mogą również wpływać choroby wpływające na potencjał spoczynkowy komórki nerwowej. Według wielu naukowców współczesna zachodnia dieta powoduje nienaturalny stosunek sodu do potasu w organizmie. Uważa się, że nadmiar soli kuchennej i niedobór potasu spowodowany zbyt małą ilością pożywienia roślinnego wpływa na pompy sodowo-potasowe, ponieważ może to zmienić stosunek jonów wewnątrzkomórkowych.

Z drugiej strony uwarunkowane genetycznie zaburzenia wymiany sodu i potasu na błonie komórkowej są obecne w niektórych mutacjach i zostały przez naukowców powiązane z formami epilepsji, a także chorobami kanałów jonowych. Dlatego też zaburzenia w przywracaniu potencjału spoczynkowego przypuszczalnie mają znaczenie dla różnych chorób ośrodkowego układu nerwowego.