Миеленденген нейрондардағы әрекет потенциалының трансмиссиясы мен инициациясы. Биология, 10 сынып, дидактикалық материал.

Әрекет потенциалы

Аксонға электр тоғымен стимуляция жасағанда ішкі мембрананың бетіндегі потенциалы өзгереді -70 +40 мВ дейін өзгереді. Бұл поляризацияның өзгерісі – әрекет потенциалы деп аталады және екі сәулелі осцилографпен тіркеледі, қисық сызық түрінде.

Бұл құбылыстың салдары – натрий каналдарының өзгерісі (ашылуы) болып келеді. Натрий каналдары қақпамен қамтамасыздандырылған, ерекше полипептидті тізбектердің арқасында ашыла алады және жабыла алады. Қақпалары жабық болған жағдайда мембрананың, иондарға сәйкес келетін каналдар үшін, өткізгіштігі төмендейді; ал ашық күйде – иондар үшін өткізгіштігі өседі. Жасуша тыныштық күйде болған жағдайда, натрийлі қақпалары жабық болады, сондықтан да мембрана калий иондары үшін 20 есе өткізгіш болып келеді. Тыныштық потенциалы кезінде аксоннан сыртқа калий иондары диффузия арқылы сыртқа үнемі шығын отырады.

Әрекет потенциалы натрийлі қақпалардың кенеттен, қысқа уақыт аралығында ашылуынан пайда болады. Бұл аксон мембранасының табалдырықты деңгейінің деполяризациясына әкелетін, сыртқы сигналға жауап ретінде пайда болатын үдеріс. Аксонның үлкен емес трансмембраналық айырманың потенциалын азайтуға әкеледі (-70 мВ -60 мВ дейін өзгереді), бірақ осы реакция үшін жеткілікті болады, айырманың өзегруіне жеткілікті. Қақпалардың (натрий каналдары) ашылуының салдарынан аксон мембранасының натрий иондары үшін өткізгіштігін жоғарылатады, натрий жасушаға диффузия жолмен кіре бастайды. Бұл жасушаның ішінде оң иондардың мөлшерін үлкейтеді, салдарынан жоғары деполяризацияға әкеледі: трансмембраналық потенциал терістен нөлдік деңгейге дейін өзгереді (толық деполяризациялақ күйі), содан кейін оң болып өзгереді (+40 мВ). Натрий қақпалары деполяризацияға сезгіш болғандықтан, бұл құбылыс кезінде натрий каналдарының ашылу саны өседі. Бұл жасуша ішіне натрийдің келуін күшейтеді және одан әрі қарай деполяризациясына әкеліп соғады.

Сонымен тыныштық және әрекет потенциалдары бір-бірін стимуляциялайды, оң теріс қайтымды байланыс механизмі бойынша дамиды. Аксон ішіне натрийдің ағымының жылдамдығы артады. Максимальды трансмембраналық потенциалдардың айырмасы + 40 мВ дейін жетеді. Төмендегі кестеде көрсетілгендей, бұл концентрация жасуша ішіндегі натрий иондарының максимальды концентрациясына сәйкес келеді. Потенциалдардың айырмасының амплитудасы -70 +40 мВ дейін жетеді, 110 мВ сәйкес келеді. Есептеулер көрсеткендей, аксонға натрий иондарының аз ғана мөлшері енуі қажет болады – іште орналасатын миллионнан бір үлесіндей, соның салдарынан аксонның мембранасаы деполяризацияланады.

Натрий қақпалары ашылғаннан кейін деполяризацияланған мембрана калий қақпаларының ашылуына әкеледі. Нәтижесінде жасушадан сыртқа калий иондары диффузиясы күшейеді, ал олардың заряды натрий иондарының зарядтарына сәйкес келтіндіктен, олардың шығуы аксонның ішкі ортасын оң заряд болады – реполяризация процессі басталады, мембрананың алғашқы тыныштық потенциалына қайта оралады.

Әрекет потенциалы өзінің максимальды деңгейіне жеткенде натрий қақпалары жабыла бастайды, мембрананың натрий үшін өткізгіштігі төмендейді. Бірақ осы кезде натрий-калий насостары өзінің жұмысын тоқтатпайды, соның салдарынан тыныштық потенциалы қалпына келеді. Реполяризация - әрекет потенциалының шының алғашқы деңгейіне төмендеуіне әкеледі. Мембрана потенциалы теріс деңгейге дейін төмендейді. Гиперполяризация үдерісі жүреді, себебі калий насостары натрий насостарына қарағанда кешірек жабылады, соның салдарынан жасуша калий каналдары арқылы «артық» оң зарядтарды жоғалтады. Бірақ калий иондары жасушаға енуі тоқтамайды, біртіндеп трансмембраналық электрохимиялық тыныштық потенциалы қалыпына келеді.

Тыныштық потенциалы калий иондарымен анықталады, ал әрекет потенциалы – натрий иондарымен анықталады.

Жүйке импульстері – әрекет потенциалы болып келеді, аксон бойымен таралатын, деполяризация толқыны түрінде. Аксонның сыртқы беті потенциал пайда болған жерінде теріс зарядты болады.

Мембраналық потенциалында ионды лиганд каналдары қалай жұмыс жасайды.