Ribinis potencialas apibūdina specifinį krūvio skirtumą prie sužadinamų ląstelių membranos. Kai membranos potencialas depoliarizacijos metu susilpnėja iki tam tikros vertės, an Veiksmo potencialas yra indukuojamas atidarius nuo įtampos priklausančius jonų kanalus. Vertė, kurią reikia pasiekti kiekvienu atveju, kuri yra būtina norint sukurti Veiksmo potencialas, yra būtinas sužadinimo laidumui dėl principo „viskas arba nieko“.
Koks yra slenksčio potencialas?
Ribinis potencialas apibūdina specifinį krūvio skirtumą prie sužadinamų ląstelių membranos. Ląstelių vidų nuo aplinkinės išorinės terpės skiria membrana, kuri tik iš dalies pralaidi tam tikroms medžiagoms. Taigi jonai, ty įelektrintos dalelės, negali jo praleisti nekontroliuojami. Nelygus paskirstymas jonų tarp ląstelės vidaus ir išorės sukelia kaupiamą išmatuojamą elektrocheminį potencialą, kuris yra žinomas kaip slenksčio potencialas. Kol ląstelė nesijaudina, šis ramybės būsenos membranos potencialas yra neigiamas. Elektros impulsas, atkeliavęs į ląstelę, ją suaktyvina arba perkelia į sužadintą būseną. Neigiamą ramybės membranos potencialą depoliarizuoja jonų pralaidumo pokytis, ty jis tampa teigiamesnis. Ar atsiras neuronų atsakas, priklauso nuo šios išankstinės depoliarizacijos masto. Tik pasiekus arba viršijus tam tikrą kritinę vertę, Veiksmo potencialas yra formuojamas pagal principą „viskas arba nieko“. Priešingu atveju nieko nevyksta. Ši specifinė vertė, reikalinga sužadinimo laidumui veikimo potencialais, vadinama ribiniu potencialu.
Funkcija ir užduotis
Visų gaunamų sužadinimo impulsų sąlyčio taškas yra Aksonas kalva. Tai žymi veikimo potencialo susidarymo vietą, nes slenksčio potencialas ten yra mažesnis nei kitose membranos dalyse dėl ypač didelio Tankis įtampos nukreiptų jonų kanalų. Vos tik pasiekus ar viršijus slenksčio potencialą išankstinės depoliarizacijos metu, įvyksta savotiška grandininė reakcija. Didelis skaičius nuo įtampos natris jonų kanalai staiga atsidaro. Laikina, panaši į laviną natris antplūdis išilgai įtampos gradiento sustiprina depoliarizaciją, kol ramybės membranos potencialas visiškai subyrės. Nustatomas veikimo potencialas, ty maždaug vieną milisekundę poliškumas pasikeičia dėl teigiamų krūvių pertekliaus ląstelės viduje. Sėkmingai suveikus veiksmo potencialui, laipsniškai atstatomas pradinis membranos potencialas. Kaip natris antplūdis pamažu nepavyksta, vėluoja kalis kanalai atsidaro. Didėja kalis išorinė srovė kompensuoja mažėjantį natrio srautą ir neutralizuoja depoliarizaciją. Vykdant šią vadinamąją repoliarizaciją, membranos potencialas vėl tampa neigiamas ir netgi trumpam nukrenta žemiau ramybės potencialo vertės. Natrio-kalis tada siurblys atkuria pradinį joną paskirstymas. Sužadinimas pasklinda veiksmo potencialo forma visame Aksonas į kitą nervų ar raumenų ląstelę. Žadinimo laidumas vyksta pastoviu mechanizmu. Norėdami kompensuoti depoliarizaciją, kaimyniniai jonai migruoja į veikimo potencialo susidarymo vietą. Ši jonų migracija taip pat sukelia depoliarizaciją kaimyniniame regione, o tai sukelia naują veikimo potencialą su laiku, kai pasiekiamas ribinis potencialas. Nepažymėtose nervinėse ląstelėse galima stebėti nepertraukiamą sužadinimo laidumą palei membraną, tuo tarpu nervinėse skaidulose, kurias apgaubia a mielino apvalkalas, sužadinimas šokinėja nuo laido žiedo iki laido žiedo. Konkretus membranos skyrius, kuriame prasideda veikimo potencialas, yra nemalonus tol, kol nėra atkurtas ramybės membranos potencialas, o tai suteikia sužadinimo laidumą tik viena kryptimi.
Ligos ir sutrikimai
Ribinis potencialas yra būtina sąlyga generuojant veikimo potencialus, kuriais galiausiai remiasi visas nervinių impulsų perdavimas ar sužadinimas. Kadangi sužadinimo laidumas yra būtinas visoms fiziologinėms funkcijoms, bet koks šios jautrios elektrofiziologijos sutrikimas gali vadovauti iki fizinių apribojimų.Hipokalemija, t.y, kalio trūkumas, turi uždelstą poveikį depoliarizacijai ir pagreitina poveikį repoliarizacijai silpnindamas ramybės membranos potencialą, kuris yra susijęs su sulėtėjusiu laidumu ir raumenų silpnumo ar paralyžiaus rizika. Sergant ligomis, kurios pažeidžia mielino apvalkalas nervinių skaidulų (pvz., išsėtinė sklerozė), veikiami pagrindiniai kalio kanalai, todėl nekontroliuojamas kalio jonų nutekėjimas iš ląstelės vidaus ir dėl to visiškas veikimo potencialo nebuvimas arba susilpnėjimas. Be to, genetiškai nustatytos kanalo mutacijos baltymai natris ir kalis gali sukelti įvairaus laipsnio funkcinius sutrikimus, priklausomai nuo paveiktų kanalų lokalizacijos. Pavyzdžiui, kalio kanalų defektai vidinėje ausyje yra susiję su sensorineurine klausos praradimą. Patologiškai pakitę natrio kanalai griaučių raumenyse sukelia vadinamąją miotoniją, kuriai būdinga padidėjusi ar užsitęsusi įtampa ir uždelstas poilsis raumenų. Tai lemia nepakankamas natrio kanalų užsidarymas ar užsikimšimas, dėl kurio susidaro per didelis veikimo potencialas. Natrio arba kalio kanalų trikdymas širdis raumenys gali sukelti aritmijas, t širdies aritmijos pavyzdžiui, padidėjęs širdis norma (tachikardija), nes tik tinkamas sužadinimo vedimas širdyje garantuoja pastovų, nepriklausomą širdies ritmą. Jeigu tachikardija, gali sutrikti įvairūs laidumo grandinės elementai: pavyzdžiui, automatinės depoliarizacijos ritmas arba raumenų ląstelių depoliarizacijos laikinas sujungimas arba sužadinimo dažnis dėl poilsio fazių trūkumo. Kaip taisyklė, terapija yra atliekamas su natrio kanalų blokatoriais, kurie, viena vertus, stabdo natrio antplūdį ir taip stabilizuoja membranos potencialą, kita vertus, vėluoja ląstelės sužadinimą. Iš esmės visi jonų kanalų tipai gali būti selektyviai blokuojami. Esant nuo įtampos priklausomiems natrio kanalams, tai atliekama vadinamuoju vietiniai anestetikai. Tačiau tokie neurotoksinai kaip mambos nuodai (dendrotoksinas) arba pūkinės žuvies nuodai (tetrodotoksinas) taip pat gali sumažinti arba pašalinti ląstelės sužadinamumą slopindami natrio antplūdį ir užkirsdami veiksmo potencialo susidarymą.
