زیست شناسیفصل اولیازدهم

پتانسیل یاخته ی عصبی ( پتانسیل آرامش و عمل)

پتانسیل یاخته ی عصبی به دو صورت پتانسیل آرامش و پتانسیل عمل می باشد.

پتانسیل آرامش

تعریف: وقتی یک نورون در حال فعالیت عصبی نیست، یعنی در حال هدایت پیام عصبی
نیست و پیام عصبی در آن تشکیل نشده است، می گویند که آن نورون در حالت استراحت
یا آرامش است. در این صورت در دو سوی غشا اختلاف پتانسیلی وجود دارد که به آن
پتانسیل آرامش می گویند.

نکته:طبق قرار داد برای اندازه گیری پتانسیل غشا، مبدا سنجش را درون یاخته می گیرند.

سوال: چرا غلظت Na در خارج و غلظت K در داخل یاخته بیشتر است؟
این امر به دلیل وجود پروتئین های ناقل در غشا یاخته به نام پمپ سدیم _ پتاسیم می باشد.
این پمپ با مصرف ATP و با فرایند انتقال فعال Na ها را به خارج از یاخته و K ها
را به داخل یاخته پمپ می کنند. این پمپ باعث اختلاف پتانسیل دو سوی نورون می شود.
Na و K براساس انتشار تسهیل شده ( از طریق کانال های نشتی )، بدون مصرف انرژی
از غشا عبور می کنند.

پتانسیل آرامش

در پتانسیل آرامش جابه جا شدن یون ها براساس شیب غلظت هر یون است.نه بر اساس اختلاف پتانسیل الکتریکی.

در پتانسیل آرامش، اختلاف پتانسیل دو سوی غشا ۷۰- است.یعنی…

  1. داخل غشا نسبت به خارج منفی تر است.
  2. خارج غشا نسبت به داخل مثبت تر است.
  3. مقدار بار های مثبت داخل غشا نسبت به خارج کمتر است.
  4. مقدار بار های مثبت خارج غشا نسبت به داخل بیشتر است.

کانال های نشتی:

  • از جنس پروتئین هستند
  • همیشه باز هستند
  • دریچه، برای باز و بسته شدن ندارند.
  • مواد را به روش انتشار تسهیل شده از خود عبور می دهند.
  • بدون مصرف انرژی(ATP) مواد را عبور می دهند.
  • مواد را در جهت شیب غلظت عبور می دهند.
  • هر یون کانال نشتی مخصوص به خود را دارد و این طور نیست که یون های Na+  و K+ هر
    دو از یک نوع کانال نشتی عبور کنند.

پمپ

  • با مصرف انرژی(ATP) مواد را عبور می دهند.
  • در خلاف جهت شیب غلظت مواد را منتقل می کنند
  • از جنس پروتئین ناقل می باشد.
  • به روش انتقال فعال مواد را عبور می دهند.
  • مثال: پمپ سدیم و پتاسیم؛ این پمپ به روش هم انتقالی معکوس سدیم و پتاسیم را منتقل می کند.

علت منفی تر شدن داخل غشا نسبت به بیرون در پتانسیل آرامش:

  1. پمپ سدیم _ پتاسیم(سه یون Na+ را خارج و دو یون  K+را وارد یاخته می کند)
  2. نفوذ پذیر بیشتر غشا به یون K ، این امر موجب خروج بیشتر پتاسیم و ورود کمتر سدیم به درون
    یاخته می شود
پمپ سدیم و پتاسیم در پتانسیل یاخته
پمپ سدیم و پتاسیم

نحوه ی اندازه گیری اختلاف پتانسیل دو سوی غشا

دو الکترود یکی درون یاخته و دیگری را در بیرون یاخته قرار می دهند و اختلاف پتانسیل
دو طرف غشا اندازه گیری می شود.جهت ثبت بهتر است اختلاف پتانسیل توسط یک
تقویت کننده ابتدا تقویت شود سپس توسط یک ولت متر بسیار حساس ثبت گردد.

نحوه ی اندازه گیری پتانسیل آرامش

نکته: نتیجه ی انتشار یکسان شدن غلظت یک ماده در دو محیط است.پس هیچ گاه امکان
ندارد، مقدار در یک یاخته ی زنده در درون زیادتر از بیرون باشد یعنی همیشه باید در
دو طرف غشا برابر باشد.اما پمپ سدیم _ پتاسیم این تعادل را به هم میزند!

پتانسیل عمل

تعریف: تغییر ناگهانی و کوتاه مدت اختلاف پتانسیل دو سوی غشا و بازگشت آن به حالت آرامش

پتانسیل عمل در طول یک نورون

محرک ها سبب تحریک نورون و ایجاد پیام عصبی می شوند. محرک ها می توانند داخلی
( گرفتگی ماهیچه)، خارجی ( فرو رفتن سوزن) و یای یک نورون دارای پیام عصبی،
که پیامش را به این نورون می رساند، باشند.

کانال دریچه دار Na

  • از این کانال سدیم وارد یاخته می شود
  • این کانال ها، یک دریچه در بالا به سمت خارج یاخته دارد
  • در مرحله ی صعودی نمودار پتانسیل عمل باز هستند ( ۷۰- تا ۳۰+ )
  • در پتانسیل آرامش دریچه ی آن ها بسته است.
  • یون سدیم از این دریچه ها در جهت شیب غلظت و بدون مصرف انرژی(ATP) و به روش انتشار تسهیل شدهعبور می کند.
  • به کانال های دریچه دارNa+ ، کانال های ولتاژی Na+ هم می گویند.چون با تغییر ولتاژ باز و بسته می شوند.

کانال دریچه دار K

  • از این کانال ها یون پتاسیم از یاخته خارج می شود.
  • این کانال ها، یک دریچه در پایین و به سمت داخل یاخته دارند.
  • در مرحله ی نزولی نمودار پتانسیل عمل باز هستند( ۳۰+ تا ۷۰- ).
  • در بقیه مراحل پتانسیل عمل و پتانسیل آرامش بسته اند.
  • یون پتاسیم از این کانال ها در جهت شیب غلظت، بدون مصرف انرژی(ATP) و به روش انتشار
    تسهیل شده عبور می کند.
  • به کانال های دریچه دارK+، کانال های ولتاژی K+ هم می گویند.چون با تغییر ولتاژ باز و بسته
    می شوند.

نکته: غشا نورون فقط در محل گره رانویه کانال دریچه دار سدیم و پتاسیم دارد در بقیه
محل ها ندارد. در مورد نورون هایی که میلین ندارند، تمام طول رشته کانال های
دریچه دار سدیم و پتاسیم وجود دارد.

پتانسیل عمل

محل ورود و خروج یون ها در پتانسیل عمل گره رانویه ی بین دو غلاف میلین می باشد.

پتانسیل عمل

انواع کانال های موثر در پتانسیل عمل و آرامش:

پتانسیل آرامش:

  • Na از طریق کانال های همیشه باز وارد و از طریق پمپ سدیم _ پتاسیم خارج می شود.
  • K از طریق کانال های همیشه باز خارج و از طریق پمپ سدیم _ پتاسیم وارد می شود.

پتانسیل عمل:

  1. Na از طریق کانال های همیشه باز و دریچه دار وارد و از طریق پمپ سدیم _ پتاسیم خارج می شود.
  2. K از طریق کانال های همیشه باز و دریچه دار خارج و از طریق پمپ سدیم _ پتاسیم وارد می شود.
نمودار پتانسیل عمل
حالت های موجود در نمودار بالا پمپ سدیم – پتاسیم کانال نشتی سدیم کانال نشتی پتاسیم کانال دریچه دار سدیم کانال دریچه دار پتاسیم
حالت۱ فعال سدیم وارد می شود پتاسیم خارج می شود بسته است بسته است
حالت۲ فعال سدیم وارد می شود پتاسیم خارج می شود باز است بسته است
حالت۳ فعال سدیم وارد می شود پتاسیم خارج می شود بسته است بسته است
حالت۴ فعال سدیم وارد می شود پتاسیم خارج می شود بسته است باز است

نکته: در طی پتانسیل عمل دو بار اختلاف پتانسیل دو سوی غشا صفر می شود. کههر دوبار در اواسط پتانسیل عمل هستند.( یک بار در مرحله ی بالارو و یک بار در مرحله ی پایین رو)

نکته: بیشترین اختلاف پتانسیل دو سوی غشا ۷۰ می باشد.(علامت منفی کنار ۷۰ فقط نشان دهنده ی مبدا سنجش می باشد)

نکته: کمترین اختلاف پتانسیل دو سوی غشا صفر می باشد.

در پتانسیل عمل و آرامش:

  • سدیم از طریق انتشارتسهیل شده وارد و از طریق انتقال فعال خارج می شود.
  • پتاسیم از طریق انتشار تسهیل شده خارج و از طریق انتقال فعال وارد می شود.

نکته: پمپ سدیم و پتاسیم هم در پتانسیل عمل و هم در پتانسیل آرامش فعال است.

نکته: هنگامی که اختلاف پتانسیل دو سوی غشا به اندازه ی ۱۰۰ تغییر کرد.کانال های
دریچه دار بسته می شوند( کانال های دریچه دار پتاسیمی دیرتر بسته می شوند).
( قدر مطلق اعداد مهم می باشد.)

نکته: کانال های دریچه دار می توانند هم زمان در یک نورون باز باشند، منتها در دو نقطه ی مختلف.

نکته: در پتانسیل عمل با اینکه کانال های دریچه دار سدیم باز شده و سدیم وارد می شود، باز هم غلظت سدیم در خارج یاخته بیشتر از داخل یاخته است و با اینکه کانال های دریچه دار پتاسیم باز می شود و پتاسیم خارج می شود، باز هم غلظت پتاسیم در داخل یاخته بیشتر از خارج یاخته می باشد.

نکته: در همه ی یاخته ها به دلیل فعالیت پمپ سدیم _ پتاسیم، غلظت سدیم در خارج یاخته
و غلظت پتاسیم در داخل یاخته بیشتر است.(فقط مختص نورون نیست).

نکته: پتانسیل آرامش در همه ی یاخته ها وجود دارد.ولی پتانسیل عمل فقط در یاخته های عصبی وجود دارد.

نمودار پتانسیل عمل
حالت های موجود در نمودار تغییرات اختلاف پتانسیل
۱ اختلاف پتانسیل کاهش می یابد (از ۷۰ به صفر می رسد)
۲ اختلاف پتانسیل افزایش می یابد (از صفر به ۳۰ می رسد)
۳ اختلاف پتانسیل کاهش می یابد (از ۳۰ به صفر می رسد)
۴ اختلاف پتانسیل افزایش می یابد (از صفر به ۷۰ می رسد)

پاسخ به سوالات احتمالی درمورد پتانسیل یاخته عصبی

سوال: کانال های دریچه دار سدیم چه زمان هایی بسته اند؟
پتانسیل آرامش، قله و قسمت پایین رو نمودار پتانسیل عمل.

سوال: کانال های دریچه دار پتاسیمی چه زمان هایی بسته اند؟
پتانسیل آرامش، قسمت بالا رو پتانسیل عمل و قله آن.

سوال: آیا در پتانسیل عمل سدیم ها فقط از طریق کانال های دریچه دار وارد می شوند؟
خیر، از طریق کانال های همیشه باز نیز وارد می شوند.

سوال: آیا در پتانسیل عمل پتاسیم ها فقط از طریق کانال های دریچه دار خارج می شوند؟
خیر، از طریق کانال های همیشه باز نیز خارج می شوند.

سوال: آیا در پتانسیل عمل فقط سدیم، وارد می شود؟
خیر بلکه از طریق پمپ سدیم و پتاسیم سدیم خارج می شود.

سوال: در قله ی نمودار چرا پتانسیل غشا از ۳۰+ بیشتر نمی شود؟
چون کانال های دریچه دار سدیمی بسته اند.

سوال: اگر پمپ سدیم و پتاسیم فعال نشود چه اتفاقی می افتد؟
روند خروج زیاد پتاسیم و ورود زیاد سدیم ادامه پیدا می کند واختلاف پتانسیل درون نورون نسبت به بیرون افزایش می یابد.در این حالت، یاخته ی عصبی به آرامش زیادی رسیده است و تحریک پذیری خود را از دست می دهد.

نکات تکمیلی پتانسیل یاخته عصبی

نکته: کانال های دریچه دار پتاسیم، دیر باز می شوند و دیر هم بسته می شوند به همین دلیل به این ها کانال های کند پتاسیمی می گویند و چون دیر بسته می شوند، پتانسیل غشا از حالت آرامش منفی تر می شود.

نکته: یون های منفی مانند کلر و پروتئین هایی که بار منفی دارند در اختلاف پتانسیل دو سوی غشا نقش اندکی دارند.

باز شدن کانال های دریچه دار سدیم سبب تبدیل پتانسیل آرامش به پتانسیل عمل می شود.

باز شدن کانال های دریچه دار پتاسیم سبب تبدیل پتانسیل عمل به پتانسیل آرامش می شود.

نکته: هر نورون اگر شدت تحریک مناسب باشد به حداکثر پتانسیل عمل یعنی به ۳۰+ می رسد. اگر تحریک افزایش یابد باز هم پتانسیل عمل یک نورون حداکثر به ۳۰+ می رسد و نمی تواند مقدار پتانسیل عمل خود را بالاتر ببرد ولی با افزایش شدت محرک، تعداد نورون های بیشتری تحریک می شوند و تعداد پتانسیل عمل در آن ناحیه زیاد می شود که باعث درک بیشتر( درد بیشتر، سوزش بیشتر و….) می شود.

نکته: تحریک بیشتر باعث افزایش تعداد پتانسیل عمل می شود نه افزایش اختلاف پتانسیل عمل

نکته: میزان فعالیت پمپ سدیم _ پتاسیم در بعد از پتانسیل عمل شدیدتر از حالت آرامش و حین پتانسیل عمل است.

نکته: در یک لحظه کل نورون دارای پتانسیل عمل یا پیام عصبی نمی شود.بلکه پتانسیل عمل در یک نقطه از یاخته ی عصبی ایجاد می شود.

نکته: در قسمت های میلین دار پتانسیل عمل ایجاد نمی شود و در این قسمت ها کانال های دریچه دار سدیم و پتاسیم وجود ندارد.

7 دیدگاه

    1. درون آکسون تعداد بیشماری یون های منفی وجود دارند که از کانال های غشا عبور نمی کنند.هر گونه کمبود یون های مثبت در درون غشا موجب افزایش تعداد این آنیون های منفی غیر قابل نفوذ از داخل غشا می شود. بنابراین هرگاه سلول دچار کمبود یون مثبت شود، این آنیون های منفی به علت عدم قدرت نفوذ در غشا باعث منفی شدن بار درون سلول می شوند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا