Βαθμολογημένο δυναμικό έναντι δυναμικού δράσης
Όλα τα κύτταρα του σώματος εμφανίζουν δυναμικό μεμβράνης, σε μεγάλο βαθμό λόγω της ανομοιόμορφης κατανομής των ιόντων νατρίου, χλωρίου και καλίου και επίσης λόγω της διαφοράς διαπερατότητας της πλασματικής μεμβράνης σε αυτά τα ιόντα. Αυτό το δυναμικό μεμβράνης έχει ως αποτέλεσμα θετικά και αρνητικά φορτία σε όλη τη μεμβράνη. Οι νευρώνες και τα μυϊκά κύτταρα είναι δύο τύποι ειδικών κυττάρων που έχουν αναπτύξει ειδική χρήση για το δυναμικό της μεμβράνης. Μπορούν να υποστούν παροδικές, γρήγορες διακυμάνσεις στα δυναμικά της μεμβράνης τους λόγω ερεθισμάτων. Αυτές οι αλλαγές καταλήγουν τελικά σε ηλεκτρικά σήματα. Οι νευρώνες χρησιμοποιούν αυτά τα σήματα για να λάβουν, να επεξεργαστούν, να εκκινήσουν και να μεταδώσουν μηνύματα ενώ τα μυϊκά κύτταρα τα χρησιμοποιούν για να ξεκινήσουν συσπάσεις. Υπάρχουν δύο βασικές μορφές ηλεκτρικών σημάτων, τις οποίες χρησιμοποιούν οι νευρώνες για να μεταδώσουν τα μηνύματα, συγκεκριμένα, το βαθμολογημένο δυναμικό και το δυναμικό δράσης.
Βαθμολογημένες δυνατότητες
Καταβαθμισμένο δυναμικό είναι μια μικρή παροδική αλλαγή στο δυναμικό της μεμβράνης που συμβαίνει σε ποικίλους βαθμούς ή βαθμούς μεγέθους ή ισχύος. Τα διαβαθμισμένα δυναμικά προκαλούνται από την ενεργοποίηση μιας κατηγορίας πρωτεϊνών καναλιών που ονομάζονται «περιφραγμένα κανάλια ιόντων» και μπορούν να δημιουργηθούν είτε σε αισθητήρια είτε σε κινητικά νεύρα και να ξεκινήσουν τη διαδικασία μετάδοσης. Ο κλειστός δίαυλος ιόντων επιτρέπει επιλεκτικά μόνο ορισμένα ιόντα να διαχέονται μέσω αυτού. Όταν επιτρέπει τη διάχυση, είναι ανοιχτό και όταν δεν επιτρέπει, είναι κλειστό. Επομένως, το κλειστό κανάλι ιόντων συμπεριφέρεται σαν μια πόρτα που μπορεί να ανοίξει ή να κλείσει.
Η ποσότητα των διαύλων ιόντων που αποκρίνονται ποικίλλει ανάλογα με την ισχύ του ερεθίσματος. έτσι ένα ισχυρό ερέθισμα προκαλεί το άνοιγμα περισσότερων διαύλων ιόντων. Εάν ανοίξουν περισσότεροι δίαυλοι ιόντων, περισσότερα ιόντα θα διαχέονται σε όλη την πλασματική μεμβράνη, προκαλώντας μεγαλύτερη αλλαγή στο δυναμικό της μεμβράνης.
Δυνατότητες δράσης
Τα δυναμικά δράσης είναι σύντομες, γρήγορες, μεγάλες αλλαγές στο δυναμικό της μεμβράνης και παράγονται σε διεγέρσιμα κύτταρα (νεύρα και μυς) όταν μεταβάλλεται το δυναμικό ηρεμίας. Ένα δυναμικό μεμονωμένης δράσης περιλαμβάνει μόνο ένα μικρό τμήμα μιας συνολικής διεγέρσιμης κυτταρικής μεμβράνης και διαδίδεται σε όλο το υπόλοιπο της κυτταρικής μεμβράνης χωρίς καμία μείωση στην ισχύ του σήματος.
Κατά τη διάρκεια ενός δυναμικού δράσης, το δυναμικό της μεμβράνης αναστρέφεται παροδικά. Όταν η αποπόλωση φτάσει στο δυναμικό κατωφλίου, θα οδηγήσει σε ένα δυναμικό δράσης. Το δυναμικό δράσης προκαλείται από μια κατηγορία καναλιών ιόντων που ονομάζονται κανάλια ιόντων με πύλη τάσης. Αυτά τα κανάλια ιόντων βρίσκονται τόσο στους νευρώνες όσο και στα μυϊκά κύτταρα. Στους νευρώνες, δύο διαφορετικοί δίαυλοι ιόντων τάσης χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία ενός δυναμικού δράσης, συγκεκριμένα, κανάλια Na+ και κλειστά από τάση K+ καναλιών. Αυτά τα κανάλια ανοίγουν και κλείνουν ως απόκριση στις αλλαγές στο δυναμικό της μεμβράνης και ελέγχουν τη ροή των ιόντων επιτρέποντάς τους επιλεκτικά να κινούνται κατά μήκος τους.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Graded Potential και Action Potential;
• Τα δυναμικά δράσης χρησιμεύουν ως σήματα μεγάλης απόστασης, ενώ τα βαθμολογημένα δυναμικά ως σήματα μικρής απόστασης.
• Τα διαβαθμισμένα δυναμικά είναι μικρές αλλαγές στο δυναμικό της μεμβράνης που μπορούν να ενισχύσουν ή να αναιρέσουν το ένα το άλλο. Αντίθετα, τα δυναμικά δράσης είναι μεγάλες (100 mV) αλλαγές στο δυναμικό της μεμβράνης που μπορούν να χρησιμεύσουν ως πιστά σήματα μεγάλων αποστάσεων.
• Η ενεργοποίηση των κλειστών καναλιών ιόντων προκαλεί το διαβαθμισμένο δυναμικό ενώ η ενεργοποίηση των καναλιών ιόντων με πύλη τάσης προκαλεί το δυναμικό δράσης.
• Καθαρή κίνηση Na+, Cl– ή Ca2+ η πλασματική μεμβράνη παράγει ένα διαβαθμισμένο δυναμικό. Η διαδοχική κίνηση του Na+ εντός και του K+ από την κυψέλη κατά μήκος των καναλιών με πύλη τάσης παράγει ένα δυναμικό δράσης.
• Η διάρκεια του βαθμολογημένου δυναμικού ποικίλλει ανάλογα με τη διάρκεια του συμβάντος ενεργοποίησης ή του ερεθίσματος ενώ η διάρκεια του δυναμικού δράσης είναι σταθερή.
• Το δυναμικό δράσης εμφανίζεται στις περιοχές της μεμβράνης με πληθώρα καναλιών με πύλη τάσης, ενώ το βαθμονομημένο δυναμικό εμφανίζεται στις περιοχές της μεμβράνης που έχουν σχεδιαστεί για να ανταποκρίνονται στο συμβάν ενεργοποίησης.
