Stupňovaný potenciál vs. akční potenciál
Všechny buňky těla vykazují membránový potenciál, a to především kvůli nerovnoměrné distribuci iontů sodíku, chloridů a draslíku a také kvůli rozdílu propustnosti plazmatické membrány pro tyto ionty. Tento potenciál membrány vede k pozitivním a negativním nábojům přes membránu. Neurony a svalové buňky jsou dva typy speciálních buněk, které vyvinuly speciální využití pro membránový potenciál. Mohou v důsledku stimulů podstoupit přechodné, rychlé fluktuace svých membránových potenciálů. Tyto změny nakonec vedou k elektrickým signálům. Neurony používají tyto signály k přijímání, zpracování, iniciaci a přenosu zpráv, zatímco svalové buňky je používají k zahájení kontrakcí. Existují dvě základní formy elektrických signálů, které neurony používají k přenosu zpráv, a to odstupňovaný potenciál a akční potenciál.
Stupňované potenciály
Gradovaný potenciál je malá přechodná změna membránového potenciálu, ke které dochází v různých stupních nebo stupních velikosti nebo síly. Stupňované potenciály jsou způsobeny aktivací třídy kanálových proteinů nazývaných „bránové iontové kanály“a mohou být generovány buď v senzorických nebo motorických nervech a zahájit proces propustnosti. Uzavřený iontový kanál selektivně umožňuje difúzi pouze určitými ionty. Když to umožňuje rozptylování, je otevřené a když to neumožňuje, je uzavřené. Proto se bránový iontový kanál chová jako dveře, které lze otevřít nebo zavřít.
Množství reagujících iontových kanálů se liší v závislosti na síle stimulu; silný stimul tak způsobí otevření více iontových kanálů. Pokud se otevře více iontových kanálů, bude více iontů difundovat přes plazmatickou membránu, což způsobí větší změnu v membránovém potenciálu.
Akční potenciály
Akční potenciály jsou krátké, rychlé, velké změny v membránovém potenciálu a jsou vytvářeny v excitabilních buňkách (nervech a svalech), když je změněn klidový potenciál. Jediný akční potenciál zahrnuje pouze malou část celkové excitovatelné buněčné membrány a šíří se po zbytku buněčné membrány bez jakéhokoli snížení síly signálu.
Během akčního potenciálu se membránový potenciál přechodně obrací. Když depolarizace dosáhne prahového potenciálu, povede to k akčnímu potenciálu. Akční potenciál je způsoben třídou iontových kanálů nazývaných napěťově řízené iontové kanály. Tyto iontové kanály se nacházejí jak v neuronech, tak ve svalových buňkách. V neuronech se k vytvoření akčního potenciálu používají dva různé napěťové iontové kanály, jmenovitě napěťově řízené Na + kanály a napěťově řízené K + kanály. Tyto kanály se otevírají a zavírají v reakci na změny membránového potenciálu a řídí tok iontů tím, že jim selektivně umožňují pohybovat se přes ně.
Jaký je rozdíl mezi odstupňovaným potenciálem a akčním potenciálem?
• Akční potenciály slouží jako signály na velké vzdálenosti, zatímco odstupňované potenciály slouží jako signály na krátké vzdálenosti.
• Stupňované potenciály jsou malé změny v membránovém potenciálu, které se mohou navzájem posílit nebo vyvrátit. Naproti tomu akční potenciály jsou velké (100 mV) změny membránového potenciálu, které mohou sloužit jako věrné signály na velké vzdálenosti.
• Aktivace řízených iontových kanálů způsobuje stupňovaný potenciál, zatímco aktivace napěťově řízených iontových kanálů způsobuje akční potenciál.
• Čistý pohyb Na +, Cl - nebo Ca 2+ přes plazmatickou membránu vytváří stupňovaný potenciál. Sekvenční pohyb Na + do a K + z buňky přes napěťově řízené kanály vytváří akční potenciál.
• Doba trvání odstupňovaného potenciálu se mění s dobou spouštěcí události nebo stimulu, zatímco doba trvání akčního potenciálu je konstantní.
• Akční potenciál se vyskytuje v oblastech membrány s množstvím napěťově řízených kanálů, zatímco odstupňovaný potenciál se vyskytuje v oblastech membrány určených k reakci na spouštěcí událost.
