Въпроси и отговори: Деполяризация на неврона, хиперполяризация, и акционни потенциали

Въпрос:

Отговор:

Хиперполяризация и деполяризация

• Отварянето на канали, които позволяват на положителни йони да изтекат от клетката (или на отрицателни йони да се влеят), може да причини хиперполяризация. Примери: Отваряне на канали, които позволяват излизане на ${\text{K}}^{+}$‍ извън клетката или влизане на ${\text{Cl}}^{-}$‍ в клетката.
• Отварянето на канали, които позволяват на положителни йони да навлязат в клетката, може да причини деполяризация. Пример: Отваряне на канали, които позволяват навлизането на ${\text{Na}}^{+}$‍ в клетката.

Степенувани потенциали

Акционен потенциал

• Акционният потенциал започва, когато деполяризацията повишава мембранния потенциал, така че той да премине прагова стойност (обикновено около$-55$‍ $\text{mV}$‍).
• При този праг потенциал-зависими ${\text{Na}}^{+}$‍ канали в мембраната се отварят, позволявайки на много натриеви йони да нахлуят в клетката. Този приток на натриеви йони причинява много бързо повишение на мембранния потенциал, до около $+40$‍ $\text{mV}$‍.
• След кратък период от време натриевите канали се само-деактивират (затварят се и не отговарят на потенциал), спирайки притока на натрий. Съвкупност от потенциал-зависимите калиеви канали се отварят, позволявайки на калия да излезе извън клетката надолу по нейния електрохимичен градиент. Тези събития бързо понижават мембрания потенциал, връщайки го обратно към нормалното му състояние на покой.
• Потенциал-зависимите калиеви канали остават отворени малко по-дълго, отколкото е нужно, за да върнат мембраната обратно до потенциала ѝ на покой. Това води до феномен, наречен "улучване под целта," при което мембранният потенциал за кратко слиза под (по-отрицателно) стойността на потенциала на покой.
• Накрая потенциал-зависимите калиеви канали се затварят и мембранният потенциал се стабилизира в потенциал на покой. Натриевите канали се връщат обратно в нормалното си състояние (оставащи затворени, но реагиращи на потенциала). Цикълът на акционния потенциал може да започне отново.

Предаване на сигнал от акционни потенциали

• Първо, когато един участък от мембраната (да кажем точно при аксоналното хълмче) претърпява акционен потенциал, много ${\text{Na}}^{+}$‍ йони навлизат в клетката през този участък. Тези йони буквално се разпространяват в клетката и могат да деполяризират съседен участък от мембраната, предизвиквайки отварянето на потенциал-зависими натриеви канали и карайки съседния участък да развие свой собствен акционен потенциал.
• Второ, акционният потенциал може да се движи само в една посока - от клетъчното тяло към аксонния терминал - защото участък от мембраната, който току що е развил акционен потенциал, е в "рефрактерен период" и не може да развие още един.
  Рефрактерният период се дължи основно на инактивирането на потенциал-зависими натриеви канали, което възниква при върха на акционния потенциал и продължава през по-голямата част от периода с ниски стойности. Тези инактивирани натриеви канали не могат да бъдат отворени, дори ако мембранният потенциал надвиши прага. Бавното затваряне на потенциал-зависимите калиеви канали, което води до ниски стойности, също допринася за рефрактерния период, правейки деполяризацията на мембраната по-трудна (дори когато потенциал-зависимите натриеви канали са се върнали обратно в активното си състояние).
  Рефрактерният период гарантира, че акционният потенциал ще пътува само надолу по аксона, а не назад през частта на аксона, която току-що е претърпяла акционен потенциал.