6. Akční potenciál

Vzrušivá membrána Vlastnost nervových buněk  měnit rychle membránové napětí. Tok iontů změní napětí přes membránu – membránový potenciál. Změnami membránového potenciálu neuronu vznikají nervové impulsy! Membránový potenciál vzrušivé buňky v klidovém stavu se označuje jako klidový potenciál. Klidový membránový potenciál Akční potenciál Na jeho změnách je založena komunikace mezi vzrušivými buňkami. Bez KMP by nevznikl AP.

Stupňované potenciály I Změna membránového potenciálu je elektrická událost v místě působení podnětu. Některé podněty způsobují hyperpolarizaci a jiné depolarizaci. Působením podnětu dochází k otvírání K+ kanálů  K+ unikají z buňky  zvyšuje se záporná hodnota napětí uvnitř buňky. Působením podnětu dochází k otvírání Na+ kanálů  Na+ proudí do buňky  snižuje se záporná hodnota napětí uvnitř buňky. je zvýšení napětí na membráně, tzn. že dochází k posunu intracelulárního napětí do zápornějších hodnot než má klidový membránový potenciál je snížení napětí na membráně, tzn. že dochází k posunu intracelulárního napětí do kladnějších hodnot než má klidový membránový potenciál Stupňované potenciály = velikost změny (hyperpolarizace, depolarizace) závisí na síle podnětu.Silnější podnět otevře více kanálů → větší propustnost membrány → větší změna membránového potenciálu.

Stupňované potenciály I 1. -70 mV klidový membránový potenciál (KMP) 2. otevření Na+ kanálů Snížení záporné hodnoty napětí uvnitř buňky -60 mV KMP depolarizace 3. KMP hyperpolarizace Zvýšení záporné hodnoty napětí uvnitř buňky -80 mV otevření K+ kanálů

Elektricky řízené kanály a membránový potenciál Elektricky řízené kanály mají speciální proteinovou doménu, která je mimořádně citlivá na změny elektrického membránového potenciálu. Elektrické změny nad prahem citlivosti způsobí otevření kanálu Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Otevřený kanál umožní rychlý průtok iontů membránou. Tok iontů je zaznamenán jako elektrický proud, který náhlé změní polaritu membrány. Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ + + + + + + - - - - Tento elektrický signál na membráně neuronů je nazýván nervový impulz nebo + + + + akční potenciál [AP] Změna membránového potenciálu AP vzniká v axonu AP umožňuje rychlý přenos nervového signálu mezi vzdálenějšími místy.

AKČNÍ POTENCIÁL – depolarizace stylem „všechno nebo nic“ Podnět způsobí depolarizaci, která dosáhne prahové hodnoty (napěťový práh) → akční potenciál (AP). práh = napěťový práh -50 mV KMP (-70 mV) depolarizace Akční potenciál je rychlý překmit napětí do kladných hodnot a návrat zpět. Pro akční potenciál je typický strmý vzestup a následný pokles hodnot potenciálu. Akční potenciál je nestupňovaná reakce, tzn. že velikost AP nezávisí na síle depolarizačního podnětu, ale k jeho spuštění je nutno dosáhnout prahové hodnoty potenciálu. Práh = napěťový práh = prahové napětí dosahuje hodnoty -50 až -55 mV, to je o 15 až 20 mV kladnější hodnota než je hodnota KMP.

Akční potenciál depolarizace repolarizace Membránový potenciál (mV) čas hyperpolarizace klidový potenciál práh Akční potenciál

AKČNÍ POTENCIÁL axonu je nervový impulz Princip: membránový potenciál prochází ustáleným sledem změn. Polarita membrány se náhle obrátí → vnitřek buňky získá vzhledem k okolí kladný náboj. Po této změně se membránový potenciál vrátí do klidového stavu. + - + - + - Akční potenciál vzniká díky tomu, že plazmatická membrána axonu má napětím řízené iontové kanály.

Klidový membránový potenciál zavřený aktivovatelný Na+ kanál uzavřený K+ kanál Prahové napětí – podnět otevře některé Na+ kanály.Pokud vtok Na+dosáhne prahových hodnot, otevřou se aktivační brány pro Na+ a způsobí tak AP.

Depolarizace otevřený Na+ kanál uzavřený K+ kanál Aktivační brány sodíkových iontů jsou otevřeny. Sodné ionty difundují do buňky a vnitřek buňky tak získává kladnější náboj.

Repolarizace inaktivovaný Na+ kanál otevřený K+ kanál Inaktivační brány uzavřou sodíkové kanály a draslíkové kanály se otevřou. K+ ionty opouštějí buňku a ztráta kladného náboje způsobí, že vnitřek buňky získá zápornější náboj než okolí.

Hyperpolarizace zavřený aktivovatelný otevřený Na+ kanál K+ kanál Na+ kanály jsou uzavřeny, ale K+ kanály jsou ještě stále otevřeny, protože jejich relativně pomalé brány neměly dosud dostatek času zareagovat na repolarizaci membrány. Za 1-2 ms je obnoven klidový stav a celý systém je připraven na další podnět.

Akční potenciál A-13 práh Akční potenciál vzniká vtokem sodných iontů membránou neuronu práh Výlevem draselných iontů vně neuronu dochází k repolarizaci

Šíření AP + - + - + - + - - + + - + - + - + - + - - + + - + - + - + - K+ K+ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Na+ 1

Šíření AP - + + - - + - + - + + - + - + - + - - + - + - + + - - + + - K+ K+ Na+ - + - + + - - + + - - + - + + - + - + - - + + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - - + - + - + - + + - + - - + - + - + - + + - - + - + + - - + - + + - - + - + 2

Vedení AP nemyelizovaným axonem průřez axonem + + - + + - + - + + - + + - + + - + + + - + - + + + - + - + - + + + - + - + + + - + + - + + - + + - + + - + - + + + - + + - - - + - + - - - - + - + - - - + - + - - + - + - - - - + + - - + - - - + - - - + - + - - - + - + - - - + - + - + - - - - + + - - + - - + - - + - - - + - - + - - + - + - - - - + + - - - + - - + - + - - + - - - + - + - - - + - - - + + - - + + - - + + - + + + + - + - + + - + + + - + - + + - + + - + - + + - + + - + + + - + + + - + - + + - + + + - - + + + + - Pomalé vedení vzruchu, tyto axony nejsou tak rozšířené a hojné jako myelizované.

Vedení AP myelizovaným axonem myelinová pochva internodium = Ranvierův zářez + - + + - + - + + + - + + - + - + + + - - + - - + - - + - - - - + + - - - + - + - - + - - - - + - - + - - + + - + + - + + - + + + - + + - + + - Na+ Na+ Rychlejší vedení vzruchu než u nemyelizovaných axonů. Vzruchy jsou vedeny skokem – saltatorně  impuls „skáče“ z jednoho Ranvierova zářezu na druhý (sousední).

Srovnání: myelizovaný - nemyelizovaný RYCHLEJŠÍ POMALEJŠÍ - + + + + - + - + - + + - + + - + + + - - + - - - + - - - + - - + - - + - - + - - + - - + + - - + - - - + - - + + + + - + - + + + - + - + + - + - + - + - +

vzniku nového impulsu  akční potenciál se šíří jedním směrem. Inaktivace Na+ kanálu zabraňuje zpětnému vyvolání akčního potenciálu bez vzniku nového impulsu  akční potenciál se šíří jedním směrem. Na+ kanál: zavřený otevřený inaktivovaný zavřený Membrána: klidový pot. depolarizace repolarizace