Membranski potencijali i

akcijski potencijali

Membranski potencijal

Razlika potencijala između unutrašnjosti stanice

i izvanstaničnog prostora - u svim stanicama

(podražljivim i nepodražljivim).

Unutrašnjost stanice (citoplazma) je negativno

nabijena u odnosu na izvanstanični prostor.

Mehanizam nastanka

membranskog potencijala (K+)

140 mM4 mM

Mehanizam nastanka

membranskog potencijala (Na+)

142 mM 14 mM

Nernstov (ekvilibrijski) potencijal

Za svaki ion proporcionalan je omjeru

koncentracija tog iona unutar i izvan stanice.

Uvijek se izražava kao da je izvanstanična

tekućina ima potencijal nula, a Nernstov

potencijal je unutar stanice.

± 61 logkoncentracija unutra

koncentracija vani(mV)

Pri 37°C za jednovalentne ione:

Membranski potencijal

Stanična membrana je propusna istodobno za više vrsta iona (K+, Na+ i Cl-).

Goldmanova jednadžba:

Em = - 61 logKNauPNa + KKuPK + KClvPCl

(mV)KNavPNa + KKvPK + KCluPCl

(K) koncentracija iona

(P) propusnost membrane

Em =PK PNa PCl

Ptot Ptot Ptot

EeqK+ EeqNa+ EeqCl

Propusnost membrane za K+ i Na+

U živčanim stanicama je u mirovanju stalno

otvoren propusni kalijsko-natrijski kanal.

100x više propustan za kalij nego za natrij.

outside

Uspostava membranskog

potencijala mirovanja

Uloga Na+/K+ pumpe

Održava razlike u koncentraciji Na+ i K+ između

unutar- i izvanstanične tekućine.

Elektrogenost: doprinosi negativnosti

membranskog potencijala sa dodatnih -4 mV.

Mjerenje membranskog potencijala

Akcijski potencijal

Na+ kanali

regulirani naponom1. K+ kanali regulirani

naponom

2. K+/Na+ propusni kanali

3. Na+/K+ pumpa

Na+ i K+ kanali regulirani naponom

Akcijski potencijal

)

(pozitivni naknadni potencijal)

Uloga Ca2+

c(Cau)=10-7 mol/l

c(Cav)= 10-3 mol/l

Snažan koncentracijski gradijent (10000x) tjera Ca2+ prema unutra, ali u mirovanju je propusnost za Ca2+ neznatna.

U srčanim stanicama Ca2+ sudjeluje u formiranju akcijskog potencijala zbog postojanja sporih naponom-reguliranih Ca2+

kanala.

Akcijski potencijal s platoom

Neuron Srčana stanica (ventrikul)

Pobuđivanje akcijskog potencijala

Akcijski potencijali (iznimka automatska ritmičnost!) ne nastaju sve dok ne dođe do odgovarajućeg podražaja - depolarizacija.

Podražaj može biti mehanički (osjetne stanice), kemijski (neurotransmiteri) ili električni (srčani mišić).

Podražaj uzrokuje početnu depolarizaciju otvara naponom regulirane Na-kanale jača depolarizacija daljnje otvaranje Na-kanala (pozitivna povratna sprega).

Pobuđivanje akcijskog potencijala

Početna depolarizacija (lokalni potencijal) mora

biti dovoljno velika da dostigne prag fenomen

sve ili ništa.

lokalni potencijali

Razdoblje refrakternosti

Razdoblje smanjene podražljivosti (relativna

refrakternost) ili potpune nepodražljivosti (apsolutna

refrakternost) za vrijeme ili neposredno nakon

akcijskog potencijala.

mV

Ritmičnost podražljivih tkiva

Opetovano spontano (bez vanjskog podražaja)

okidanje.

Srce (SA-čvor ritmični rad srca), glatki mišić

u crijevima (peristaltika) i CNS (ritmička kontrola

disanja).

Ostala podražljiva tkiva mogu ritmički okidati

samo ako im se dovoljno smanji prag podražaja.

Spontana ritmičnost

Membranski potencijal

mirovanja -60 do -70 mV

(blizu praga okidanja

AP) aktivacija Na+ i

Ca2+ kanala jača

depolarizacija i početak

AP.

Depolarizacija aktivira i

spore K+ kanale

repolarizacija i

hiperpolarizacija.

Širenje akcijskog potencijala

Akcijski potencijal putuje kao val

duž živca duž stanične membrane.

Mijelinizirana živčana vlakna

Mijelinska ovojnica:

djeluje kao izolator

smanjuje kapacitet membrane

svakih 1-2 mm duž aksona je

prekid mijelinske ovojnice

Ranvierovo suženje dugo 2-3

μm.

Skokovito vođenje

akcijski potencijali se stvaraju samo

na Ranvierovim suženjima

skokovito vođenje štednja

energije i ubrzani prijenos (100 m/s)

u nemijeliniziranim vlaknima brzina

vođenja je 0,25 m/s.