Odstupňovaný potenciál vs potenciál akcie
Všetky telesné bunky vykazujú membránový potenciál, najmä v dôsledku nerovnomernej distribúcie sodných, chloridových a draselných iónov a tiež v dôsledku rozdielu v permeabilite plazmatickej membrány voči týmto iónom. Tento membránový potenciál vedie k pozitívnym a negatívnym nábojom cez membránu. Neuróny a svalové bunky sú dva typy špeciálnych buniek, ktoré vyvinuli špeciálne využitie membránového potenciálu. Môžu podstúpiť prechodné, rýchle kolísanie ich membránových potenciálov v dôsledku stimulov. Výsledkom týchto zmien sú nakoniec elektrické signály. Neuróny používajú tieto signály na príjem, spracovanie, iniciovanie a prenos správ, zatiaľ čo svalové bunky ich používajú na iniciovanie kontrakcií. Existujú dve základné formy elektrických signálov, ktoré neuróny používajú na prenos správ, a to odstupňovaný potenciál a akčný potenciál.
Odstupňované potenciály
Stupňovaný potenciál je malá prechodná zmena membránového potenciálu, ktorá sa vyskytuje v rôznych stupňoch alebo stupňoch veľkosti alebo sily. Odstupňované potenciály sú spôsobené aktiváciou triedy kanálových proteínov nazývaných „hradené iónové kanály“a môžu sa generovať buď v senzorických alebo motorických nervoch a začať proces prenosu. Hradlovaný iónový kanál selektívne umožňuje, aby ním difundovali iba určité ióny. Keď umožňuje difúziu, je otvorená a keď to neumožňuje, je zatvorená. Preto sa hradlový iónový kanál správa ako dvere, ktoré možno otvoriť alebo zatvoriť.
Množstvo reagujúcich iónových kanálov sa mení v závislosti od sily stimulu; teda silný stimul spôsobí otvorenie viacerých iónových kanálov. Ak sa otvorí viac iónových kanálov, viac iónov bude difundovať cez plazmatickú membránu, čo spôsobí väčšiu zmenu membránového potenciálu.
Akčné potenciály
Akčné potenciály sú krátke, rýchle, veľké zmeny v membránovom potenciáli a vznikajú v excitabilných bunkách (nervy a svaly), keď sa pokojový potenciál zmení. Jediný akčný potenciál zahŕňa iba malú časť celkovej excitabilnej bunkovej membrány a šíri sa po zvyšku bunkovej membrány bez akéhokoľvek zníženia sily signálu.
Počas akčného potenciálu sa membránový potenciál prechodne obráti. Keď depolarizácia dosiahne prahový potenciál, bude mať za následok akčný potenciál. Akčný potenciál je spôsobený triedou iónových kanálov nazývaných napäťovo riadené iónové kanály. Tieto iónové kanály sa nachádzajú v neurónoch aj vo svalových bunkách. V neurónoch sa na vytvorenie akčného potenciálu používajú dva rôzne napäťové iónové kanály, a to napäťovo riadené Na+ kanály a napäťovo riadené K+ kanály. Tieto kanály sa otvárajú a zatvárajú v reakcii na zmeny membránového potenciálu a riadia tok iónov tým, že im selektívne umožňujú pohybovať sa cez ne.
Aký je rozdiel medzi odstupňovaným potenciálom a potenciálom akcie?
• Akčné potenciály slúžia ako signály na veľkú vzdialenosť, zatiaľ čo odstupňované potenciály slúžia ako signály na krátke vzdialenosti.
• Odstupňované potenciály sú malé zmeny v membránovom potenciáli, ktoré sa môžu navzájom posilniť alebo negovať. Naproti tomu akčné potenciály sú veľké (100 mV) zmeny membránového potenciálu, ktoré môžu slúžiť ako verné signály na veľké vzdialenosti.
• Aktivácia hradlovaných iónových kanálov spôsobuje odstupňovaný potenciál, zatiaľ čo aktivácia napäťovo riadených iónových kanálov spôsobuje akčný potenciál.
• Čistý pohyb Na+, Cl– alebo Ca2+ naprieč plazmatická membrána produkuje odstupňovaný potenciál. Sekvenčný pohyb Na+ do a K+ von z bunky cez napäťovo riadené kanály vytvára akčný potenciál.
• Trvanie odstupňovaného potenciálu sa mení podľa trvania spúšťacej udalosti alebo stimulu, pričom trvanie akčného potenciálu je konštantné.
• Akčný potenciál sa vyskytuje v oblastiach membrány s množstvom napäťovo riadených kanálov, zatiaľ čo odstupňovaný potenciál sa vyskytuje v oblastiach membrány navrhnutých tak, aby reagovali na spúšťaciu udalosť.
