Mida nimetatakse tegevuspotentsiaaliks?

Meie keha organite ja kudede töö sõltub paljudest teguritest. Mõned rakud (kardiomüotsüüdid ja närvid) sõltuvad rakkude või sõlmede spetsiifilistes komponentides tekkivate närviimpulsside edastamisest. Närviimpulssi aluseks on spetsiifiline põneva laine moodustamine, mida nimetatakse tegevuspotentsiaaliks.

Mis see on?

Tegevuspotentsiaali nimetatakse sageli ergutavaks laineks, mis liigub rakult rakku. Tänu selle moodustamisele ja läbimisele rakumembraanide kaudu tekib nende laeng lühiajaline muutus (tavaliselt on membraani sisemine külg negatiivselt laetud ja välimine külg on positiivselt laetud). Loodud laine aitab kaasa rakkude ioonkanalite omaduste muutumisele, mis viib membraani laadimiseni. Praegu, mil tegevuspotentsiaal membraani läbib, tekib lühiajaline laengu muutus, mis viib rakkude omaduste muutumiseni.

Selle laine moodustumine on aluseks närvikiudude toimimisele ja südame hoidmise viisidele.

Kui selle haridust rikutakse, arenevad paljud haigused, mis muudab meditsiiniliste ja diagnostiliste meetmete kompleksis vajaliku tegevuspotentsiaali kindlaksmääramise.

Kuidas toimimise potentsiaal areneb ja mis sellele iseloomulik on?

Uuringute ajalugu

Uuring rakkude ja kiudude ergastamise alguse kohta algas suhteliselt ammu. Tema esimest ilmumist märkasid bioloogid, kes uurisid erinevate stiimulite mõju konnade paljast tibiaalsele närvile. Nad täheldasid, et toidusoola kontsentreeritud lahuse kokkupuutel täheldati lihaste kontraktsiooni.

Neuroloogid jätkasid täiendavaid uuringuid, kuid peamine füüsikaõpetus, mis uurib tegevuspotentsiaali, on füsioloogia. Füsioloogid tõestasid toimimispotentsiaali olemasolu südame ja närvide rakkudes.

Kuna potentsiaalide uurimisel süvendati, oli puhkepotentsiaali olemasolu tõestatud.

Alates 19. sajandi algusest on loodud meetodid, mis võimaldavad registreerida nende potentsiaalide olemasolu ja mõõta nende ulatust. Praktiliselt teostatakse toimivate potentsiaalide fikseerimine ja uurimine kahes instrumentaaluuringus - elektrokardiogrammide ja elektroencefalogrammide eemaldamine.

Tegevuspotentsiaali mehhanism

Ägenemise tekitamine toimub naatrium- ja kaalium ioonide intratsellulaarse kontsentratsiooni muutuse tõttu. Tavaliselt sisaldab rakk rohkem kaaliumi kui naatrium. Naatriumioonide rakuväline kontsentratsioon on palju suurem kui tsütoplasmas. Tegevuspotentsiaali põhjustatud muutused aitavad kaasa membraani laengu muutusele, mille tagajärjel tekib rakus olev naatriumioonide vool. Selle tõttu erinevad laengud raku sees ja sees (tsütoplasma laeb positiivselt ja väliskeskkond on negatiivne.

Seda tehakse, et hõlbustada laine läbimist läbi lahtri.

Kui laine on sünapsi kaudu edastatud, taastatakse laadimine vastupidises järjekorras, kuna negatiivselt laetud kloorioonide lahtris olev vool. Laetuse esialgsed tasemed taastatakse raku sees ja sees, mis viib puhkuse potentsiaali moodustumiseni.

Puhkeajad ja põnevus vahelduvad. Patoloogilises raku puhul võib kõik aset leida teisiti ja PD-de moodustamist reguleerivad mõnevõrra erinevad seadused.

PD-i faasid

Tegevuspotentsiaali voog võib jagada mitmeks faasiks.

Esimene faas jätkab depolariseerimise kriitilise taseme moodustamist (mööduvat aktiivsuse potentsiaali stimuleerib membraani aeglane väljumine, mis saavutab maksimaalse taseme, tavaliselt umbes -90 meV). Seda faasi nimetatakse eelnevaks piiksuks. See toimub naatriumioonide sisenemise tõttu rakku.

Järgmine faas - tipp-potentsiaal (või nurk) moodustab teravnurga paraboga, kus potentsiaalse tõusujoonena tähendab membraani depolarisatsioon (kiire) ja langetav osa - repolarisatsioon.

Kolmas faas - negatiivne jäljendipotentsiaal - näitab depoolariseerumist (üleminek depolariseerimise tipust puhkeolekusse). Tänu kloriidioonide sisenemisele rakku.

Neljandal etapil, positiivse jäljendipotentsiaali faasis, membraani laetuse tasemed lähevad tagasi algsele.

Need etapid, mis tulenevad tegevuspotentsiaalist, järgivad rangelt üksteise järel.

Tegevuspotentsiaali funktsioonid

Kahtlemata on teatud rakkude toimimisel oluline tegevuspotentsiaali areng. Südame töös on ängistamisel oluline roll. Ilma selleta oleks süda lihtsalt inaktiivne elund, kuid laine levib kõigis südame rakkudes, see levib, mis soodustab veresoonte liikumist veresoonte poolt, rikastades seda kõikide kudede ja elunditega.

Närvisüsteem ei suutnud tavapäraselt täita oma funktsiooni ilma tegevuspotentsiaalita. Organid ei saanud teatud funktsiooni täitmiseks signaale, mille tulemusena oleksid nad lihtsalt kasutud. Lisaks sellele on närvikiudude närviimpulssi (müeliini väljanägemine ja Ranvieri pealtkuulamine) paranemine võimaldanud signaali edastada mõne sekundi jooksul, mis põhjustas reflekse ja teadlikke liikumisi.

Lisaks nendele elundite süsteemidele on tegevuspotentsiaali kujunenud ka paljudes teistes rakkudes, kuid neis mängib see rolli ainult selle eripära rakus.

Tegevuspotentsiaali tekkimine südames

Põhiline keha, kelle töö põhineb tegevuspotentsiaali kujunemise põhimõttel, on süda. Impulsside kujunemise sõlmede tõttu toimub selle organi töö, mille ülesandeks on verd kudede ja elundite saamiseks.

Südamelihases on toimimispotentsiaali genereerimine südames. See paikneb õõnesveeni liitumisel parempoolses aatriumis. Sealt levib pulss läbi südame juhtivuse kiudude - alates sõlmest kuni atrioventrikulaarse ristumiseni. Tema, täpsemalt, tema jalgade möödumisel ulatub impulss paremasse ja vasakusse vatsakesse. Nende paksuses on Purkinje kiudude läbiviimiseks väiksemaid viise, mille kaudu ergutus jõuab igasse südamerakku.

Kardiomüotsüütide toime potentsiaal on komposiit, st Sõltub südamelihase kõikide rakkude vähenemisest. Kui on olemas blokeering (rütmi pärast infarkti), on toimimispotentsiaali tekkimine katkenud, mis kinnitatakse elektrokardiogrammile.

Närvisüsteem

Kuidas see moodustab PD neuronites - närvisüsteemi rakkudes. Siin on kõik veidi lihtsam.

Välisimpulssi tajuvad närvirakud - dendriidid, mis on seotud retseptoritega, mis paiknevad nii nahas kui ka kõikides teistes kudedes (üksteisega asuvad ka puhkuse potentsiaal ja tegevuspotentsiaal). Ärritus tekitab neis toimuvat potentsiaali, mistõttu impulss läbi närvirakkude kehas läheb oma pikkale protsessile - akson ja sealt läbi sünapsi - teistele rakkudele. Seega genereeritud ergastuslaine jõuab ajju.

Närvisüsteemi tunnuseks on kahe tüüpi kiudude olemasolu, mis on kaetud müeliiniga ja ilma selleta. Tegevuspotentsiaali tekkimine nendes kiududes, kus on müeliin, on palju kiirem kui demüeliniseerunud.

Seda nähtust täheldatakse tänu sellele, et PD-i jaotumine müeliniseeritavate kiudude puhul tuleneb "hüppest" - pulss hüppab müeliini plaastreid, mis selle tulemusena vähendab selle teed ja seega kiirendab levikut.

Puhkuse võimalus

Puhkepotentsiaali väljaarendamiseta ei oleks tegevusvõimalusi. Puhkepotentsiaali peetakse raku tavapäraseks, väljaütlemata seisundiks, mille all membraani sees ja väljaspool asuvad laengud on oluliselt erinevad (see tähendab, et membraani väliskülg on positiivselt laetud ja sees on negatiivne). Ülejäänud potentsiaal näitab laengute erinevust raku sees ja väljas. Tavaliselt on see vahemikus -50 kuni -110 meV. Närvikiududes on see väärtus tavaliselt -70 meV.

Selle põhjuseks on kloriidioonide migreerumine rakku ja negatiivse laengu tekkimine membraani sisemisel küljel.

Intratsellulaarsete ioonide kontsentratsiooni muutmisel (nagu eespool mainitud) asendab PD PD.

Tavaliselt on kõik keharakud tõusmata, seetõttu võib potentsiaalide muutumist pidada füsioloogiliselt vajalikuks protsessiks, sest ilma nendeta ei suuda kardiovaskulaarsed ja närvisüsteemid oma tegevust teostada.

Puhke- ja tegevuspotentsiaalide uuringu tähtsus

Ülejäänud potentsiaal ja tegevuspotentsiaal võimaldavad määrata organismi seisundit, samuti üksikute organite seisundit.

Südametegevuse potentsiaali kinnitamine (elektrokardiograafia) võimaldab määrata selle seisundi, samuti kõigi osakondade funktsionaalset võimekust. Kui uurite normaalset EKG-d, näete, et kõik sellel olevad hambad on toimepotentsiaali ilming ja sellele järgnev puhkepotentsiaal (vastavalt sellele, et nende potentsiaalide ilmumine atriumil peegeldab hamba P-i ja vatsakeste ergutamise levimus on R-hammas).

Mis puudutab elektroencefalogrammi, siis erinevate lainete ja rütmide (eriti terve inimese alfa- ja beetavälk) ilmumine on tingitud ka aju neuronites toimivate potentsiaalide esinemisest.

Antud uuringud võimaldavad aeg-ajalt avaldada selle või selle patoloogilise protsessi arengut ja põhjustada esialgse haiguse edukat ravi kuni 50 protsenti.