Потенциалы действия, рефрактерный период и суммация

Нужна помощь в подготовке к разделу «Биология» экзамена MCAT? Эксперт MedSchoolCoach Кен Тао расскажет вам всё необходимое о потенциалах действия, рефрактерном периоде и суммации нервных клеток/нейронов. Посмотрите это видео, чтобы получить все необходимые советы по подготовке к MCAT для успешной сдачи этого раздела экзамена!

Потенциалы действия — это сигналы, которые нейроны посылают по своим аксонам к нижележащим мишеням. Эти сигналы могут инициироваться пресинаптическими нейронами и необходимы для межклеточной коммуникации. Напомним, что пресинаптические нейроны выделяют нейромедиаторы, которые связываются с рецепторами на постсинаптических нейронах. Эти рецепторы открывают ионные каналы, вызывающие приток положительных зарядов. Этот процесс увеличивает мембранный потенциал, известный как возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП). Аналогично, сигнал может уменьшить мембранный потенциал, подавляя потенциал действия. Такие сигналы называются тормозными постсинаптическими потенциалами (ТПСП).

С точки зрения ВПСП, для возникновения потенциала действия мембранный потенциал должен превышать пороговое значение или пороговый потенциал. Для большинства нейронов пороговый потенциал находится в диапазоне от -50 до -55 мВ. Когда клетка получает достаточно возбуждающего сигнала для достижения порогового значения, нейрон генерирует потенциал действия. Этот регуляторный процесс известен как механизм «всё или ничего». Если клетка достигает порогового значения, генерируется потенциал действия. Если же этого не происходит, потенциал действия не генерируется.

Некоторые нейротоксины, такие как тетродотоксин из рыбы-собаки, сакситоксин из водных организмов, обитающих в морской воде, или дендротоксин из чёрной мамбы, могут блокировать потенциалы действия. У рыбы-собаки этот эффект достигается путём ингибирования потенциалзависимых натриевых каналов. У чёрной мамбы ингибирование потенциала действия происходит путём ингибирования потенциалзависимых калиевых каналов.

Фазы потенциала действия

В начале потенциала действия клетка находится в состоянии покоя, поэтому мембранный потенциал равен потенциалу покоя примерно -70 мВ. Затем поступает стимул. Чем больше стимулов, тем выше мембранный потенциал. Однако, если пороговый потенциал не достигнут, ничего не происходит. Однако, если стимул достаточно силён, чтобы достичь порогового значения, клетка переходит в состояние деполяризации.

Во время деполяризации мембранный потенциал значительно увеличивается в положительном направлении. Когда мембрана достигает -55 мВ, открываются потенциалзависимые натриевые каналы, и натрий становится наиболее проницаемым ионом через мембрану. Натрий устремляется в клетку, делая её более положительно заряженной, поэтому мембранный потенциал так сильно увеличивается во время деполяризации. Важно отметить, что потенциалзависимые натриевые каналы имеют два разных механизма. Механизм, участвующий в деполяризации, — это механизм М (M), а механизм, участвующий в реполяризации, — это механизм H (H).

Затем мембрана реполяризуется, и потенциалзависимые натриевые каналы инактивируются. Инактивация этих каналов происходит из-за закрытия H-затвора. Кроме того, когда H-затвор закрывается, он не может быть открыт снова изменением мембранного потенциала. Другими словами, когда натриевые каналы инактивируются, они не могут быть открыты. Кроме того, когда мембранный потенциал достигает более положительного значения, открываются потенциалзависимые калиевые каналы. Открытие потенциалзависимых калиевых каналов приводит к выходу калия из клетки, делая мембрану более отрицательной, что и происходит во время реполяризации. Кроме того, мембранный потенциал становится настолько отрицательным, что падает ниже мембранного потенциала покоя, что приводит к гиперполяризации.

Во время гиперполяризации потенциалзависимые натриевые каналы возвращаются в исходное состояние с открытым H-затвором и закрытым M-затвором. Таким образом, натриевый канал больше не инактивируется. Важно отметить, что в этом состоянии M-затвор может быть снова открыт изменением мембранного потенциала. Однако для H-затвора это не так. Если H-ворота закрыты, их невозможно открыть. Кроме того, во время гиперполяризации потенциалзависимые калиевые каналы также медленно закрываются, поэтому мембранный потенциал падает ниже мембранного потенциала покоя. Однако после полного закрытия потенциалзависимые калиевые каналы смогут восстановиться и вернуться к мембранному потенциалу покоя.

MEDSCHOOLCOACH

Чтобы посмотреть больше подобных видеоуроков MCAT и получить доступ к планированию занятий, отслеживанию прогресса, карточкам и банку вопросов, скачайте MCAT Prep от MedSchoolCoach.

Ссылка на iOS: https://play.google.com/store/apps/de...

Ссылка на Apple: https://apps.apple.com/us/app/mcat-pr...

#medschoolcoach #MCATprep #MCATstudytools