Odstupňovaný potenciál vs potenciál akce
Všechny tělesné buňky vykazují membránový potenciál, z velké části kvůli nerovnoměrné distribuci sodných, chloridových a draselných iontů a také kvůli rozdílu v permeabilitě plazmatické membrány vůči těmto iontům. Tento membránový potenciál má za následek pozitivní a negativní náboje napříč membránou. Neurony a svalové buňky jsou dva typy speciálních buněk, které vyvinuly speciální využití pro membránový potenciál. Mohou podléhat přechodným, rychlým fluktuacím jejich membránových potenciálů v důsledku podnětů. Tyto změny nakonec vyústí v elektrické signály. Neurony používají tyto signály k příjmu, 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, jmenovitě odstupňovaný potenciál a akční potenciál.
Odstupňované potenciály
Stupňovaný 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 zvaných „gated ion channel“a mohou být generovány buď v senzorických nebo motorických nervech a zahájit proces přenosu. Hradlovaný iontový kanál selektivně umožňuje, aby jím difundovaly pouze určité ionty. Když umožňuje difuzi, je otevřená, a když to neumožňuje, je zavřená. Proto se hradlový iontový kanál chová jako dveře, které lze otevřít nebo zavřít.
Množství reagujících iontových kanálů se liší v závislosti na síle podnětu; tak silný podnět způsobí otevření více iontových kanálů. Pokud se otevře více iontových kanálů, více iontů bude difundovat přes plazmatickou membránu, což způsobí větší změnu membránového potenciálu.
Akční potenciál
Akční potenciály jsou krátké, rychlé, velké změny v membránovém potenciálu a jsou produkovány v excitabilních buňkách (nervy a svaly), když je klidový potenciál změněn. Jediný akční potenciál zahrnuje pouze malou část celkové excitabilní buněčné membrány a šíří se po zbytku buněčné membrány bez jakéhokoli snížení síly signálu.
Během akčního potenciálu se membránový potenciál přechodně obrátí. Když depolarizace dosáhne prahového potenciálu, bude mít za následek akční potenciál. 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 pohyb přes ně.
Jaký je rozdíl mezi odstupňovaným potenciálem a akčním potenciálem?
• Akční potenciály slouží jako signály na velkou vzdálenost, zatímco odstupňované potenciály slouží jako signály na krátkou vzdálenost.
• Stupňované potenciály jsou malé změny v membránovém potenciálu, které se mohou navzájem posilovat nebo negovat. Naproti tomu akční potenciály jsou velké (100 mV) změny membránového potenciálu, které mohou sloužit jako věrné signály na velké vzdálenosti.
• Aktivace hradlových iontových kanálů způsobí odstupňovaný potenciál, zatímco aktivace napěťově řízených iontových kanálů způsobí akční potenciál.
• Čistý pohyb Na+, Cl– nebo Ca2+ napříč plazmatická membrána produkuje odstupňovaný potenciál. Sekvenční pohyb Na+ do a K+ z buňky přes napěťově řízené kanály vytváří akční potenciál.
• Trvání odstupňovaného potenciálu se mění s délkou trvání spouštěcí události nebo stimulu, zatímco 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 navržených tak, aby reagovaly na spouštěcí událost.
