Avainero – lepopotentiaali vs. toimintapotentiaali
Neuronia pidetään hermoston rakenneyksikkönä. Se sisältää erilaisten hermoärsykkeiden välittämisen solun välisen viestinnän aikana. Neuronit lähettävät viestejä sähkökemiallisesti eri ionien mukana. Toisin sanoen sähköisesti varautuneet kemikaalit, jotka ovat ioneja, aiheuttavat signaalit. Tärkeimmät ionit ovat natrium, kalium, kalsium ja kloridi. Näiden ionien liike hermosoluja ympäröivän kalvon poikki aiheuttaa kahdenlaisia potentiaalia (jännite-eroja); lepopotentiaali ja toimintapotentiaali. Lepopotentiaali syntyy, kun hermosolu on levossa eikä impulsseja siirretä. Lepopotentiaali voidaan määritellä hermosolun sisä- ja ulkopuolen jännitteen eroksi hermosolun ollessa levossa. Toimintapotentiaali syntyy, kun signaalit välitetään neuronin aksonia pitkin. Näin ollen toimintapotentiaali voidaan määritellä sähköpotentiaalin muutokseksi, kun signaalin siirto tapahtuu aksonien kautta. Hermosolun (erityisesti aksonin) kalvopotentiaali vaihtelee nopein nousuin ja laskuin. Tämä on avainero lepopotentiaalin ja toimintapotentiaalin välillä.
Mikä on lepopotentiaali?
Lepopotentiaali on ilmiö, joka esiintyy hermosolussa sen ollessa levossa. Yksinkertaisesti sanottuna lepopotentiaali syntyy, kun hermosolu ei lähetä mitään hermoimpulsseja tai signaaleja. Tällaisia olosuhteita kutsutaan lepopotentiaaliksi, kun hermosolu on "levossa". Tämän tilan aikana hermosolujen kalvo sisältää eron varauksissa. Kalvon sisäalue on negatiivisemmin varautunut verrattuna kalvon ulkoalueen varaukseen. Tällaiset varauserot tasapainotetaan normaalisti johtuen erilaisten ionien vaihdosta kalvon läpi kumpaankin suuntaan; sisään tai ulos.
Lepopotentiaalin aikana varausten tasapainottumista ei kuitenkaan tapahdu, koska kalvossa olevat ionikanavat eivät päästä tiettyjen ionien läpi. Se tarjoaa pääsyn vain K+ (kalium-ioneille) ja estää Cl–-ionien (kloridi) ja Na liikettä. + ioneja (natrium). Lisäksi kalvo estää negatiivisesti varautuneiden ja neuronin sisällä olevien proteiinimolekyylien kulkua. Näitä ionikanavia kutsutaan selektiivisiksi ionikanaviksi.
Näiden kanavien lisäksi on olemassa ionipumppu, jossa Na+ ioneja ja K+ ioneja vaihdetaan kalvon läpi.. Tämä pumppu toimii energiaa hyödyntäen. Kun se toimii, se mahdollistaa kahden K+ ionin vaihdon neuroniin ja kolmen Na+ -ionin vaihtamisen neuronista kerrallaan. Tätä pumppua kutsutaan kationiaktiiviseksi pumpuksi. Lepopotentiaalin aikana neuronin sisällä on enemmän K+ ioneja ja enemmän Na+ ioneja neuronin ulkopuolella.
Kuva 01: Lepopotentiaali
Lepopotentiaalin jännite (hermosolun ulko- ja sisäpuolen jännitteiden ero) mitataan, kun kaikki varausvoimat on lopulta tasapainotettu. Normaaleissa olosuhteissa neuronin lepopotentiaali on -70 mV.
Mikä on toimintapotentiaali?
Action potentiaali esiintyy hermosolussa, kun hermosolu välittää impulsseja. Tämän signaalinsiirron aikana hermosolun (erityisesti aksonin) kalvopotentiaali (sähköpotentiaalin ero solun ulko- ja sisäpuolen välillä) vaihtelee nopeilla nousuilla ja laskuilla. Toimintapotentiaalia ei esiinny vain hermosoluissa. Sitä esiintyy useissa muissa kiihtyvissä soluissa, kuten lihassoluissa, umpierityssoluissa ja myös joissakin kasvisoluissa. Aktiopotentiaalin aikana impulssien hermovälitys tapahtuu hermosolun aksonia pitkin aksonin päässä sijaitseviin synaptisiin nuppeihin asti. Toimintapotentiaalin tärkein tehtävä on helpottaa solujen välistä viestintää.
Toimintapotentiaali syntyy normaalisti depolarisoivan virran takia. K+ ionikanavien avautumisen vuoksi pidemmäksi ajaksi toimintapotentiaalin jännite ylittää -70 mV. Mutta kun Na+ ionikanavat sulkeutuvat, tämä arvo palautetaan -70 mV:iin. Nämä tilat tunnetaan hyperpolarisaatioina ja vastaavasti repolarisaatioina.
Toimintapotentiaali syntyy normaalisti depolarisoivan virran takia. Toisin sanoen toimintapotentiaalin synnyttävä ärsyke saa hermosolun lepopotentiaalin laskemaan 0 mV:iin ja edelleen -55 mV:iin. Tätä kutsutaan kynnysarvoksi. Ellei neuroni saavuta kynnysarvoa, toimintapotentiaalia ei synny. Samoin kuin lepopotentiaalit, toimintapotentiaalit syntyvät johtuen eri ionien risteyksestä neuronin kalvon läpi. Aluksi Na+ ionikanavat avautuvat vasteena ärsykkeelle. Mainittiin, että lepopotentiaalin aikana hermosolun sisäpuoli on negatiivisemmin varautunut ja sisältää enemmän Na+ ioneja ulkopuolella. Johtuen Na+ ionikanavien avautumisesta toimintapotentiaalin aikana, enemmän Na+ ioneja ryntää neuroniin kalvon läpi. Natrium-ionien + ve -varauksen ansiosta kalvo varautuu positiivisemmin ja depolarisoituu.
Kuva 02: Toimenpidepotentiaali
Tämä depolarisaatio käännetään K+ ionikanavien avautuessa, jotka siirtävät suuremman määrän K+ ioneja ulos neuronista. Kun K+ ionikanavat avautuvat, Na+ ionikanavat sulkeutuvat. K+ ionikanavien avautumisen vuoksi pidemmäksi ajaksi toimintapotentiaalin jännite ylittää -70 mV. Tämä tila tunnetaan hyperpolarisaationa. Mutta kun Na+ ionikanavat sulkeutuvat, tämä arvo palautetaan -70 mV:iin. Tätä kutsutaan repolarisaatioksi.
Mikä on samank altaisuus lepopotentiaalin ja toimintapotentiaalin välillä?
Lepopotentiaali ja toimintapotentiaali johtuvat eri ionien liikkumisesta hermosolun kalvon läpi
Mitä eroa on lepopotentiaalilla ja toimintapotentiaalilla?
Lepopotentiaali vs. toimintapotentiaali |
|
| Lepopotentiaali on jännite-ero hermosolukalvon poikki, kun se ei lähetä signaaleja. | Aktiopotentiaali on jännite-ero hermosolujen kalvon poikki, kun se lähettää signaaleja aksoneja pitkin. |
| Tapahtuma | |
| Lepopotentiaali syntyy, kun hermosolu ei osallistu hermoimpulssien tai -signaalien lähettämiseen. | Aktiopotentiaali syntyy, kun signaaleja välitetään hermosoluja pitkin. |
| Voltage | |
| -70 mV on lepopotentiaali. | +40mV on toimintapotentiaali. |
| Ionit | |
| Enemmän Na+ ioneja ja vähemmän K+ ioneja hermosolujen ulkopuolella, kun lepopotentiaali esiintyy. | Enemmän Na+ ja vähemmän K+ ioneja hermosolun sisällä, kun toimintapotentiaali ilmenee. |
Yhteenveto – lepopotentiaali vs. toimintapotentiaali
Lepopotentiaali syntyy, kun hermosolu ei osallistu hermoimpulssien tai -signaalien lähettämiseen. Kalvon sisäalue on negatiivisemmin varautunut verrattuna kalvon ulkoalueen varaukseen. Lepopotentiaalin aikana neuronin sisällä on enemmän K+ ioneja ja enemmän Na+ ioneja hermosolun ulkopuolella. Normaaleissa olosuhteissa neuronin lepopotentiaali on -70 mV. Toimintapotentiaali on kalvopotentiaali, kun signaalin välitys tapahtuu aksonia pitkin. Toimintapotentiaali syntyy normaalisti depolarisoivan virran vuoksi. K+ ionikanavien avautumisen vuoksi pidemmäksi ajaksi toimintapotentiaalin jännite ylittää -70 mV. Mutta kun Na+ ionikanavat sulkeutuvat, tämä arvo palautetaan -70 mV:iin. Nämä tilat tunnetaan hyperpolarisaatioina ja vastaavasti repolarisaatioina. Tämä on lepopotentiaalin ja toimintapotentiaalin ero.
Lataa PDF-versio kohdasta Lepopotentiaali vs. toimintapotentiaali
Voit ladata tämän artikkelin PDF-version ja käyttää sitä offline-tarkoituksiin lainaushuomautuksen mukaisesti. Lataa PDF-versio tästä: Lepopotentiaalin ja toimintapotentiaalin ero
