KĀDS IR MIERA MEMBRĀNAS POTENCIĀLS? - GEOGRAFÍA - 2025

Atpūtas membrānas potenciāls vai miera potenciāls rodas, ja neirona membrānu nemaina ierosinošās vai kavējošās darbības iespējas. Tas notiek, kad neirons nesūta signālu, atrodoties atpūtas brīdī. Kad membrāna atrodas miera stāvoklī, šūnas iekšpusē ir negatīvs elektriskais lādiņš, salīdzinot ar ārpusi.

Atpūtas membrānas potenciāls ir aptuveni -70 mikrovolti. Tas nozīmē, ka neirona iekšpuse ir par 70 mV mazāka nekā ārpusē. Arī šajā laikā ārpus neirona ir vairāk nātrija jonu un tajā ir vairāk kālija jonu.

Na + / K + -ATPāze, kā arī iesaistīto jonu difūzijas efekti ir galvenie mehānismi, kā saglabāt miera potenciālu dzīvnieku šūnu membrānās.

Ko nozīmē membrānas potenciāls?

Lai divi neironi apmainītos ar informāciju, ir jādod darbības potenciāls. Darbības potenciāls sastāv no virknes izmaiņām aksona membrānā (neirona pagarinājums vai "vads").

Šīs izmaiņas izraisa dažādu ķīmisku vielu pārvietošanos no aksona iekšpuses uz šķidrumu ap to, ko sauc par ārpusšūnu šķidrumu. Šo vielu apmaiņa rada elektriskās strāvas.

Membrānas potenciāls tiek definēts kā elektriskais lādiņš, kas atrodas nervu šūnu membrānā. Konkrēti, tas attiecas uz elektriskā potenciāla atšķirībām starp neirona iekšējo un ārējo daļu.

Atpūtas membrānas potenciāls nozīmē, ka membrāna ir salīdzinoši neaktīva, atpūšas. Tajā laikā nav tādu rīcības potenciālu, kas jūs ietekmē.

Lai to izpētītu, neirozinātnieki ir izmantojuši kalmāru aksonus to lielā izmēra dēļ. Lai sniegtu jums priekšstatu, šīs radības aksons ir simts reizes lielāks nekā lielākais aksons zīdītājā.

Pētnieki ievietoja milzu aksonu jūras ūdens traukā, lai tas varētu izdzīvot pāris dienas.

Lai izmērītu aksona radītos elektriskos lādiņus un tā raksturlielumus, tiek izmantoti divi elektrodi. Viens no tiem var nodrošināt elektriskās strāvas, bet cits kalpo ziņojuma reģistrēšanai no aksona. Lai izvairītos no jebkāda aksona bojājuma, ko sauc par mikroelektrodi, tiek izmantots ļoti smalks elektrods.

Ja viens elektrods ir ievietots jūras ūdenī, bet otrs ir ievietots aksona iekšpusē, tiek novērots, ka pēdējam ir negatīvs lādiņš attiecībā pret ārējo šķidrumu. Šajā gadījumā elektriskā lādiņa starpība ir 70 mV.

Šo atšķirību sauc par membrānas potenciālu. Tāpēc tiek teikts, ka kalmāru aksona miera membrānas potenciāls ir -70 mV.

Kā rodas miera membrānas potenciāls?

Neironi apmainās ar ziņojumiem elektroķīmiski. Tas nozīmē, ka neironos un ārpus tiem ir dažādas ķīmiskas vielas, kas, palielinoties vai samazinoties viņu iekļūšanai nervu šūnās, rada dažādus elektriskos signālus.

Tas notiek tāpēc, ka šīm ķīmiskajām vielām ir elektriskais lādiņš, tāpēc tās sauc par “joniem”.

Galvenie joni mūsu nervu sistēmā ir nātrijs, kālijs, kalcijs un hlors. Pirmie divi satur pozitīvu lādiņu, kalcijs ir divus pozitīvus lādiņus un hlors - negatīvu lādiņu. Tomēr mūsu nervu sistēmā ir arī daži negatīvi lādēti proteīni.

No otras puses, ir svarīgi zināt, ka neironus ierobežo membrāna. Tas ļauj noteiktiem joniem sasniegt šūnas iekšpusi un bloķē citu pāreju. Tieši tāpēc tiek teikts, ka tā ir daļēji caurlaidīga membrāna.

Neskatoties uz to, ka dažādu jonu koncentrācijas tiek mēģinātas līdzsvarot abās membrānas pusēs, tas tikai dažiem no tiem ļauj iziet cauri tā jonu kanāliem.

Kad ir miera membrānas potenciāls, kālija joni var viegli iziet cauri membrānai. Tomēr nātrija un hlora joniem šajā laikā ir grūtāk. Tajā pašā laikā membrāna neļauj negatīvi uzlādētām olbaltumvielu molekulām iziet no neirona iekšpuses.

Turklāt tiek iedarbināts arī nātrija-kālija pumpis. Tā ir struktūra, kas pārvieto trīs nātrija jonus no neirona uz katriem diviem kālija joniem, kurus tas tajā ievada. Tādējādi pie miera membrānas potenciāla vairāk nātrija jonu novēro ārpusē un vairāk kālija šūnā.

Atpūtas membrānas potenciāla izmaiņas

Tomēr, lai ziņojumi tiktu nosūtīti starp neironiem, jāmainās membrānas potenciālam. Tas ir, jāmaina atpūtas potenciāls.

Tas var notikt divos veidos: depolarizācija vai hiperpolarizācija. Tālāk mēs redzēsim, ko katrs no tiem nozīmē:

Depolarizācija

Pieņemsim, ka iepriekšējā gadījumā pētnieki uz aksi novieto elektrisko stimulatoru, kas maina membrānas potenciālu noteiktā vietā.

Tā kā aksona iekšpusē ir negatīvs elektriskais lādiņš, ja šajā vietā tiek piemērots pozitīvs lādiņš, varētu notikt depolarizācija. Tādējādi tiktu samazināta atšķirība starp elektrisko lādiņu ārpusē un aksona iekšpusē, kas nozīmē, ka samazinās membrānas potenciāls.

Depolarizācijas gadījumā membrānas potenciāls kļūst miera stāvoklī, samazinoties līdz nullei.

Hiperpolarizācija

Tā kā hiperpolarizācijā palielinās šūnas membrānas potenciāls.

Ja tiek piešķirti vairāki depolarizējoši stimuli, katrs no tiem nedaudz vairāk maina membrānas potenciālu. Kad tas sasniedz noteiktu punktu, to var pēkšņi mainīt. Tas ir, aksona iekšpuse sasniedz pozitīvu elektrisko lādiņu, un ārpuse kļūst negatīva.

Šajā gadījumā atpūtas membrānas potenciāls tiek pārsniegts, kas nozīmē, ka membrāna ir hiperpolarizēta (vairāk polarizēta nekā parasti).

Viss process var ilgt apmēram 2 milisekundes, un pēc tam membrānas potenciāls atgriežas normālā vērtībā.

Šī membrānas potenciāla straujas apgrieztā parādība ir zināma kā darbības potenciāls, un tā ietver ziņojumu pārsūtīšanu caur aksonu uz termināļa pogu. Tā sprieguma vērtību, kas rada darbības potenciālu, sauc par "ierosmes slieksni".

Atsauces

1. Karlsons, NR (2006). Uzvedības fizioloģija 8. izdevums Madride: Pīrsons.
2. Čudlers, E. (nd). Gaismas, kamera, darbības potenciāls. Saņemts 2017. gada 25. aprīlī no Vašingtonas fakultātes: faculty.washington.edu/,
3. Atpūtas potenciāls. (sf). Saņemts 2017. gada 25. aprīlī no Wikipedia: en.wikipedia.org.
4. Membrānas potenciāls. (sf). Saņemts 2017. gada 25. aprīlī no Hannas akadēmijas: khanacademy.org.