Fungsi organ dan jaringan tubuh kita bergantung pada banyak faktor. Beberapa sel (kardiomiosit dan saraf) bergantung pada transmisi impuls saraf yang dihasilkan dalam komponen sel khusus atau nodus. Dasar dari impuls saraf adalah pembentukan gelombang eksitasi tertentu, yang disebut potensial aksi.
Apa ini?
Sebuah potensial aksi biasanya disebut gelombang eksitasi yang bergerak dari sel ke sel. Karena pembentukan dan perjalanannya melalui membran sel, perubahan jangka pendek dalam muatannya terjadi (biasanya, sisi dalam membran bermuatan negatif, dan sisi luar bermuatan positif). Gelombang yang dihasilkan berkontribusi pada perubahan sifat saluran ion sel, yang mengarah pada pengisian ulang membran. Pada saat potensial aksi melewati membran, terjadi perubahan jangka pendek pada muatannya, yang menyebabkan perubahan sifat sel.
Pembentukan gelombang ini mendasari fungsi serabut saraf, serta sistem jalur jantung.
Ketika pembentukannya terganggu, banyak penyakit berkembang, yang membuat penentuan potensial aksi diperlukan dalamkompleks tindakan diagnostik dan pengobatan.
Bagaimana potensial aksi terbentuk dan apa karakteristiknya?
Riwayat penelitian
Studi tentang terjadinya eksitasi pada sel dan serat sudah dimulai sejak lama. Yang pertama memperhatikan kemunculannya adalah ahli biologi yang mempelajari efek berbagai rangsangan pada saraf tibialis katak yang terbuka. Mereka memperhatikan bahwa ketika terkena larutan garam meja pekat, kontraksi otot diamati.
Di masa depan, penelitian dilanjutkan oleh ahli saraf, tetapi ilmu utama setelah fisika yang mempelajari potensi aksi adalah fisiologi. Ahli fisiologilah yang membuktikan adanya potensial aksi di sel jantung dan saraf.
Saat kita mempelajari lebih dalam tentang potensi, keberadaan potensi istirahat juga terbukti.
Sejak awal abad ke-19, metode mulai diciptakan untuk mendeteksi keberadaan potensi-potensi ini dan mengukur besarnya. Saat ini, fiksasi dan studi potensial aksi dilakukan dalam dua studi instrumental - penghapusan elektrokardiogram dan elektroensefalogram.
Mekanisme potensial aksi
Pembentukan eksitasi terjadi karena perubahan konsentrasi ion natrium dan kalium intraseluler. Biasanya, sel mengandung lebih banyak kalium daripada natrium. Konsentrasi ekstraseluler ion natrium jauh lebih tinggi daripada di sitoplasma. Perubahan yang disebabkan oleh potensial aksi berkontribusi pada perubahan muatan pada membran, menghasilkan aliran ion natrium ke dalam sel. Karena inimuatan di luar dan di dalam sel berubah (sitoplasma bermuatan positif, dan lingkungan luar bermuatan negatif.
Hal ini dilakukan untuk memfasilitasi perjalanan gelombang melalui sel.
Setelah gelombang ditransmisikan melalui sinaps, muatannya dibalik karena arus di dalam sel ion klorida bermuatan negatif. Tingkat awal muatan di luar dan di dalam sel dipulihkan, yang mengarah pada pembentukan potensial istirahat.
Periode istirahat dan kegembiraan bergantian. Dalam sel patologis, semuanya bisa terjadi secara berbeda, dan pembentukan AP di sana akan mematuhi hukum yang agak berbeda.
PD fase
Jalan potensial aksi dapat dibagi menjadi beberapa fase.
Fase pertama berlangsung sampai tingkat kritis depolarisasi terbentuk (potensial aksi yang lewat merangsang pelepasan lambat membran, yang mencapai tingkat maksimum, biasanya sekitar -90 meV). Fase ini disebut prespike. Hal ini dilakukan karena masuknya ion natrium ke dalam sel.
Fase berikutnya, potensial puncak (atau spike), membentuk parabola dengan sudut lancip, di mana bagian potensial yang naik berarti depolarisasi membran (cepat), dan bagian yang turun berarti repolarisasi.
Fase ketiga - potensi jejak negatif - menunjukkan jejak depolarisasi (transisi dari puncak depolarisasi ke keadaan istirahat). Disebabkan oleh masuknya ion klorida ke dalam sel.
Pada tahap keempat, fase positifjejak potensial, tingkat muatan membran kembali ke aslinya.
Fase ini ditentukan oleh potensial aksi secara ketat mengikuti satu demi satu.
Fungsi potensial aksi
Tidak diragukan lagi, perkembangan potensial aksi penting dalam fungsi sel-sel tertentu. Eksitasi memainkan peran utama dalam kerja jantung. Tanpanya, jantung hanya akan menjadi organ yang tidak aktif, tetapi karena propagasi gelombang melalui semua sel jantung, jantung berkontraksi, yang membantu mendorong darah melalui dasar pembuluh darah, memperkaya semua jaringan dan organ dengannya.
Sistem saraf juga tidak dapat menjalankan fungsinya secara normal tanpa potensial aksi. Organ tidak dapat menerima sinyal untuk melakukan fungsi tertentu, akibatnya mereka tidak akan berguna. Selain itu, peningkatan transmisi impuls saraf di serabut saraf (penampilan mielin dan penyadapan Ranvier) memungkinkan untuk mengirimkan sinyal dalam hitungan sepersekian detik, yang mengarah pada perkembangan refleks dan kesadaran. gerakan.
Selain sistem organ ini, potensial aksi juga terbentuk di banyak sel lain, tetapi di dalamnya hanya berperan dalam kinerja fungsi spesifik sel.
Naiknya potensial aksi di jantung
Organ utama yang bekerja berdasarkan prinsip pembentukan potensial aksi adalah jantung. Karena adanya nodus untuk pembentukan impuls, pekerjaan organ ini dilakukan, yang berfungsi untuk mengantarkan darah ke jaringan danotoritas.
Potensial aksi di jantung dihasilkan di nodus sinus. Terletak di pertemuan vena cava di atrium kanan. Dari sana, impuls menyebar di sepanjang serat sistem konduksi jantung - dari simpul ke persimpangan atrioventrikular. Melewati bundel His, lebih tepatnya, di sepanjang kakinya, impuls melewati ventrikel kanan dan kiri. Dalam ketebalannya terdapat jalur yang lebih kecil - serat Purkinje, yang melaluinya eksitasi mencapai setiap sel jantung.
Potensi aksi kardiomiosit adalah senyawa, mis. tergantung pada kontraksi semua sel jaringan jantung. Di hadapan blok (bekas luka setelah serangan jantung), pembentukan potensial aksi terganggu, yang direkam pada elektrokardiogram.
Sistem saraf
Bagaimana PD terbentuk di neuron - sel sistem saraf. Semuanya dilakukan sedikit lebih mudah di sini.
Impuls eksternal dirasakan oleh pertumbuhan sel saraf - dendrit yang terkait dengan reseptor yang terletak baik di kulit maupun di semua jaringan lain (potensial istirahat dan potensial aksi juga saling menggantikan). Iritasi memprovokasi pembentukan potensial aksi di dalamnya, setelah itu impuls melewati tubuh sel saraf ke proses panjangnya - akson, dan darinya melalui sinapsis ke sel lain. Dengan demikian, gelombang eksitasi yang dihasilkan mencapai otak.
Sebuah fitur dari sistem saraf adalah adanya dua jenis serat - ditutupi dengan mielin dan tanpa itu. Terjadinya potensial aksi dan transmisinya di serat-serat di mana ada mielin,dilakukan jauh lebih cepat daripada di demielinasi.
Fenomena ini diamati karena fakta bahwa propagasi AP di sepanjang serat mielin terjadi karena "melompat" - impuls melompati bagian mielin, yang, sebagai akibatnya, mengurangi jalurnya dan, karenanya, mempercepat propagasinya.
Potensi istirahat
Tanpa pengembangan potensial istirahat, tidak akan ada potensial aksi. Potensi istirahat dipahami sebagai keadaan sel yang normal dan tidak tereksitasi, di mana muatan di dalam dan di luar membrannya berbeda secara signifikan (yaitu, membran bermuatan positif di luar dan bermuatan negatif di dalam). Potensial istirahat menunjukkan perbedaan antara muatan di dalam dan di luar sel. Biasanya, berkisar antara -50 hingga -110 meV. Pada serabut saraf, nilai ini biasanya -70 meV.
Hal ini disebabkan oleh migrasi ion klorida ke dalam sel dan pembentukan muatan negatif di bagian dalam membran.
Saat mengubah konsentrasi ion intraseluler (seperti yang disebutkan di atas), PP menggantikan PD.
Biasanya, semua sel tubuh berada dalam keadaan tidak tereksitasi, sehingga perubahan potensi dapat dianggap sebagai proses yang diperlukan secara fisiologis, karena tanpanya, sistem kardiovaskular dan saraf tidak dapat melakukan aktivitasnya.
Makna penelitian tentang potensi istirahat dan aksi
Potensi istirahat dan potensial aksi memungkinkan Anda untuk menentukan keadaan tubuh, serta organ individu.
Fiksasi potensial aksi dari jantung (elektrokardiografi) memungkinkanmenentukan kondisinya, serta kemampuan fungsional semua departemennya. Jika Anda mempelajari EKG normal, Anda dapat melihat bahwa semua gigi di atasnya adalah manifestasi dari potensial aksi dan potensi istirahat berikutnya (masing-masing, terjadinya potensi ini di atrium menampilkan gelombang P, dan penyebaran eksitasi di ventrikel - gelombang R).
Mengenai elektroensefalogram, terjadinya berbagai gelombang dan ritme di dalamnya (khususnya gelombang alfa dan beta pada orang yang sehat) juga disebabkan oleh terjadinya potensial aksi di neuron otak.
Studi ini memungkinkan deteksi tepat waktu dari perkembangan proses patologis tertentu dan menentukan hampir 50 persen keberhasilan pengobatan penyakit aslinya.
