Potencial de ação

O potencial de ação descreve a mudança no potencial de membrana de uma célula durante a condução de excitação. Você pode descobrir como é a curva do potencial de ação e como ela funciona exatamente aqui.

Um potencial de ação é um sinal elétrico que pode ser propagado dentro de uma célula. Isso leva a uma mudança temporária no potencial de repouso da respectiva célula. Esse processo de aparência complicada nada mais é do que uma espécie de lata de telefone do celular. O potencial de ação em suas células nervosas (neurônios) é particularmente importante. Mas como exatamente isso funciona?

Um potencial de ação não surge espontaneamente, mas é o resultado de uma série de cascatas.

Um potencial de ação geralmente ocorre em resposta a um estímulo. Estes podem ser estímulos físicos, como a pressão, que atuam diretamente nas células sensoriais especializadas. Muito mais frequentemente, no entanto, as células nervosas são afetadas por estímulos químicos, ou seja, neurotransmissores liberado nas sinapses para formar um potencial de ação.

O potencial de ação de um neurônio é uma mudança temporária no potencial de repouso que se manifesta axônio da célula nervosa e se desenvolve em seu montículo de axônio.

No início há uma irritação do corpo da célula nervosa (soma) do neurônio. Chegam lá sinais químicos (geralmente de outros neurônios) que despolarizam o soma. 

Fala-se de uma despolarização do potencial de membrana (potencial de repouso), o PSP (potencial pós-sináptico) ou mais precisamente o EPSP (potencial pós-sináptico excitatório).

Como você já deve ter ouvido antes, existe também um IPSP (Potencial Pós-sináptico Inibitório). Isso causa uma hiperpolarização do potencial de membrana do soma. Ou seja, a célula não é mais excitável.

Quando o EPSP atinge um certo limiar, chamado de potencial limiar, um potencial de ação é acionado na colina axônica do neurônio. Antes disso está o chamado potencial de repouso antes de.

A duração e a amplitude do potencial são sempre as mesmas. Com um estímulo forte, apenas a frequência dos potenciais de ação é aumentada, mas não a duração do potencial individual. Portanto, pode-se falar de um princípio de tudo ou nada aqui.

Os potenciais de ação também podem surgir nas células musculares. Isso acontece quando chega um impulso para mover um músculo. O estímulo é transmitido através das células do músculo na forma de um potencial de ação, que leva à contração do músculo. 

A via do potencial de ação

O potencial de ação viaja ao longo da membrana do axônio até o terminal sináptico. O potencial de ação de entrada leva a esse neurotransmissores liberado na fenda sináptica. Como resultado, pode-se com o seguinte neurônio voltar a um EPSP no soma e, finalmente, à transmissão de estímulos.

Potencial de ação simplesmente explicado

Um potencial de ação é um impulso nervoso responsável pela transmissão de estímulos . A transmissão de estímulos ocorre nas células nervosas (neurônios) e se expressa como uma mudança no potencial de membrana. Mais especificamente, a voltagem através da membrana celular aumenta em comparação com o potencial de repouso .

Uma mudança na voltagem ocorre como resultado da abertura e fechamento de canais iônicos dependentes de voltagem na membrana .  Funciona assim: se um estímulo elétrico chega a uma célula nervosa, a voltagem muda e os canais iônicos se abrem. Isso desencadeia um potencial de ação.  Este, por sua vez, é passado para a próxima célula nervosa.

Nota: Todos os estímulos (excitações) que você percebe são passados ​​de célula nervosa para célula nervosa através de potenciais de ação até que finalmente cheguem ao cérebro .Definição de potencial de ação

Um potencial de ação (também potencial de ação) é um desvio temporário do potencial de membrana de uma célula do potencial de repouso. 

expiração do potencial de ação

Você pode descrever o potencial de ação de uma célula nervosa em cinco etapas: 

1. Inicialmente, o potencial de uma célula em repouso ( potencial de repouso ) é em torno de -70 mV. Na ausência de um estímulo, todos os canais de íons de sódio e potássio dependentes de voltagem estão fechados. 
2. Quando um estímulo atinge a colina axônica de um neurônio e é forte o suficiente, a voltagem limiar é excedida. 
3. Isso abre os canais de sódio e a voltagem sobe para um máximo de cerca de +30 mV ( despolarização ). 
4. Após atingir a voltagem máxima, o fechamento dos canais de sódio e a abertura dos canais de potássio retornam ao potencial de repouso ( repolarização ).
5. A voltagem da membrana muitas vezes se torna mais negativa do que o potencial de repouso original ( hiperpolarização ) antes que a célula retorne ao ponto inicial.

As várias etapas se sucedem muito rapidamente. Um potencial de ação nas células nervosas dura apenas cerca de 2 milissegundos. 

fases do potencial de ação

Você pode ver que pode dividir o curso de um potencial de ação em cinco fases diferentes. Isso inclui:

• a fase de iniciação
• a despolarização
• a repolarização
• a hiperpolarização
• e o período refratário.

Fase de Iniciações

A situação inicial é o potencial de membrana de uma célula cerca de -70 mV. Então você também se refere ao potencial de membrana como potencial de repouso. O interior da célula é carregado negativamente em comparação com o exterior. A concentração de íons potássio é alta dentro da célula, enquanto a concentração de sódio é maior fora da célula. Os canais de sódio e potássio dependentes de voltagem na membrana são inicialmente fechados. Tensão controlada significa que os canais respondem à tensão e são fechados ou abertos dependendo dela. Um estímulo que chega à colina axônica de um neurônio aumenta a tensão na membrana celular. Somente quando esse estímulo eleva a voltagem acima de um limiar de cerca de -50 mV é que um potencial de ação é acionado. Todos os estímulos elétricos que estão abaixo desse valor não desencadeiam um potencial de ação e, portanto, não são repassados. 

Pela ‘lei do tudo ou nada’ você quer dizer que um potencial de ação ocorre em sua totalidade ou não ocorre . Isso significa que o limiar de estímulo é excedido e um potencial de ação é acionado ou não. Se o limiar for atingido, a força do estímulo não afeta o curso do potencial de ação.

Despolarização

A despolarização ou despolarização é a fase de subida do potencial de ação. É então acionado quando a tensão atinge o limite.

Veja como funciona: O aumento do potencial de membrana acima de um valor de cerca de -50 mV leva à abertura de canais de sódio dependentes de voltagem na membrana. A concentração de íons de sódio fora da célula é significativamente maior do que dentro da célula. Isso resulta em um influxo repentino de íons de sódio carregados positivamente no interior da célula do axônio. Isso aumenta o potencial para zero.

Isso leva à abertura de outros canais de sódio e, portanto, representa um feedback positivo, o que leva até mesmo à reversão de carga. A célula agora não está mais carregada negativamente, mas sim positivamente. Isso é o que vocês chamam de “overshoot” ou repolarização . 

Repolarização

A repolarização é a fase do potencial de ação em que o potencial de membrana se aproxima novamente do potencial de repouso. Ocorre após a despolarização e prossegue da seguinte forma:

Antes que o potencial máximo de membrana seja atingido, os canais de sódio começam a se fechar novamente. Ao mesmo tempo, os canais de potássio dependentes de voltagem começam a se abrir . Isso acontece com um atraso de tempo para os canais de sódio, pois eles se abrem muito mais lentamente.

A parte externa da célula agora está carregada negativamente em comparação com o interior da célula e a concentração de potássio fora da célula é menor. Portanto, os íons de potássio carregados positivamente fluem para fora da célula, de modo que o interior da membrana se torna negativo novamente. 

Hiperpolarização

Como o fechamento dos canais de potássio leva mais tempo do que o dos canais de sódio, o potencial de repouso pode até ser atingido. Até que os canais estejam completamente fechados, os íons potássio continuam a se difundir para fora da célula. A tensão, portanto, cai abaixo do valor inicial. Isso é o que vocês chamam de hiperpolarização .

Refratários

Após a expiração do potencial de ação, a próxima excitação não pode ser transmitida diretamente. Leva um curto período de tempo para uma célula se tornar excitável novamente. Isso ocorre porque os canais de sódio precisam ser reativados primeiro. O tempo durante o qual os canais estão inativos é chamado de período refratário . É importante para uma transmissão unidirecional de um estímulo. Um estímulo só pode, portanto, ser direcionado do corpo celular na direção da sinapse e não de volta. 

Você pode distinguir duas fases do período refratário no curso do potencial de ação. Logo após a repolarização, os canais de sódio não podem se abrir. Este é o período refratário absoluto . Após a repolarização, o limiar para abertura dos canais diminui novamente até retornar ao normal. Essa fase, em que você precisa de estímulos mais fortes para desencadear um potencial de ação, é chamada de período refratário relativo . Nesta fase, a amplitude de um potencial de ação também é menor. 

potencial de repouso e potencial de ação

Para que a célula esteja pronta para um novo potencial de ação, a distribuição iônica original deve ser restaurada. Isso é feito pela bomba de sódio-potássio (sódio-potássio ATPase). Usando energia, bombeia sódio para fora da célula e potássio de volta para a célula. Assim, mantém o potencial de repouso da célula.

Gatilhos experimentais de um potencial de ação

Um potencial de ação também pode ser desencadeado por influências externas. Funciona estimulando o axônio com um sinal elétrico. Vários experimentos mostraram que um potencial de ação tende a correr tanto na direção do botão terminal quanto na direção do soma da célula nervosa. Isso foi observado por um axônio estava irritado em seu meio. 

Pode-se, portanto, dizer que um potencial de ação é direcionado apenas na medida em que o potencial de ação normalmente surge na colina do axônio e, portanto, só pode correr na direção do broto terminal.

Curso de um potencial de ação de acordo com a teoria dos íons

Um potencial de ação é caracterizado por uma inversão de carga na membrana do axônio. À medida que o potencial de ação se propaga através da membrana, a permeabilidade seletiva da membrana muda. Isso cria a curva de tensão típica de um potencial de ação. Este processo é descrito pela teoria dos íons.

A teoria dos íons, também conhecida como modelo de Hodgkin-Huxley em homenagem aos seus descobridores, descreve o desenvolvimento dos potenciais de repouso e de ação nas membranas celulares. De acordo com essa teoria é potencial de repouso uma consequência da distribuição específica de íons dentro e fora de uma membrana seletivamente permeável. O potencial de ação ocorre então através da abertura de canais iônicos.

Na Figura 2 você pode ver o curso de tempo da tensão de um potencial de ação em um membrana celular.

Figura 2: Curso do potencial de ação

1. A despolarização

Fala-se de despolarização quando um potencial diminui. Neste caso, a diferença de carga entre o interior e o exterior da membrana axonal é reduzida. Como mencionado acima, isso ocorre através de um EPSP do soma. 

Agora tem isso potencial de repouso, que sou axônio sem estímulo é de aproximadamente -70 mV. É importante saber que os íons sódio (Na ⁺ ) e cloreto (Cl ^– ) estão presentes na parte externa da membrana do axônio. ^{Íons de potássio (K +} ) e ânions orgânicos (A- ⁾ são encontrados dentro da membrana . As cargas totais dentro e fora da célula são quase equilibradas. No entanto, um desequilíbrio iônico constante é mantido pelo bombeamento de sódio-potássio. O potencial de repouso é em grande parte determinada pelo potencial de equilíbrio dos íons potássio.

Quando o ESPS chega à colina axônica, a membrana da colina axônica já está levemente despolarizada. Se um potencial limiar de cerca de -55 mV for atingido dessa maneira, os canais de sódio dependentes de voltagem se abrem e os íons de sódio fluem para a célula nervosa através da membrana do axônio. Devido ao influxo de carga positiva, o potencial de membrana torna-se mais positivo e no seu pico está entre +30 mV e +40 mV. Assim, ocorreu uma reversão de carga.

2. A repolarização

Após o potencial de membrana ter assumido um valor claramente positivo em seu pico como resultado da despolarização, a permeabilidade da membrana do axônio para Na ⁺ diminui novamente. Os canais de íons de potássio dependentes de voltagem agora se abrem. Como resultado, os íons de potássio fluem para fora do interior do axônio. Uma vez que os íons carregados positivamente do axônio fluxo, o potencial de membrana torna-se mais negativo. Isso é chamado de repolarização.

3. Hiperpolarização

O aumento do fluxo de íons de potássio faz com que a potencial de repouso de -70 mV é muitas vezes subestimado. Pode até chegar a -100mV, então fica ainda mais negativo. Isso ocorre porque os canais de potássio dependentes de voltagem reagem lentamente para atingir o potencial de repouso e só se fecham novamente com um pequeno atraso.

4. Restaurando o potencial de repouso

Agora, após a despolarização e repolarização, há um estado no qual os íons sódio na axônio estão do lado de dentro, os íons de potássio do lado de fora. De modo a potencial de repouso pode ser restabelecido com a distribuição inicial de íons, existe a bomba de sódio-potássio. Com isso, as concentrações com íons potássio no axônio e íons de sódio criados fora.

A bomba de sódio-potássio é um transportador dependente de energia. Com cada processo de bombeamento, isso bombeia três íons de sódio para fora e dois íons de potássio para dentro da célula. Assim, um retorno dependente de energia para o potencial de repouso garantido.

5. O período refratário

Você já deve ter ouvido falar do período refratário em relação ao potencial de ação. Esta é uma proteção contra a superexcitação de um neurônio.

O período refratário é o período após a expiração de um potencial de ação, no qualaxônionenhum novo potencial de ação pode ser acionado.

O período refratário absoluto

O período refratário absoluto ocorre imediatamente após o início da despolarização e é caracterizado pela incapacidade de disparar um potencial de ação. A força do estímulo recebido é irrelevante. Nenhum potencial de ação pode ser gerado porque os canais de íons de sódio ainda não se regeneraram. O limite para acionar um potencial aumenta até o infinito. 

O período refratário relativo

Durante a fase refratária relativa, que ocorre após a repolarização, as células já podem ser reexcitadas. No entanto, estímulos mais fortes são necessários e o potencial de ação é mais fraco em geral. O limite está se aproximando do normal novamente.

Nas células do músculo cardíaco, a fase refratária absoluta de até 250 ms é significativamente mais longa do que a das células musculares esqueléticas normais. Aí fica em torno de 1 a 2 ms. Este longo período refratário é um mecanismo de proteção para permitir a excitação direcionada das células do músculo cardíaco. Isso permite um batimento cardíaco produtivo que bombeia o sangue pelo corpo de maneira direcionada.

Potencial de Ação – O Mais Importante

• Um potencial de ação é um sinal elétrico que ocorre durante a transmissão de excitação sistema nervoso serve
• Os potenciais de ação podem ser evocados naturalmente ou experimentalmente
• o potencial de ação só é acionado acima de um valor limite de acordo com o princípio de tudo ou nada
• a ordem das etapas do potencial de ação são: despolarização – repolarização – hiperpolarização – potencial de repouso
• Os canais iônicos de sódio e os canais iônicos de potássio na membrana do axônio dão origem a um potencial de ação
• Durante o período refratário, uma célula nervosa não pode ser excitada ou só pode ser excitada com grande dificuldade.

potencial de acção

O que faz um potencial de ação? 

O potencial de ação faz com que a informação seja passada através do axônio a célula nervosa. 

Como um potencial de ação é criado? 

Um potencial de ação é criado por um estímulo que chega ao montículo axônico da célula nervosa. De antemão, desenvolve-se o chamado potencial pós-sináptico excitatório (EPSP), que despolariza o corpo celular. Isso leva à geração do potencial de ação na colina do axônio.

Qual é o potencial de ação em biologia? 

O potencial de ação é um sinal nervoso que transporta informações axônio ser transmitido e pode ser passado para a próxima célula nervosa.  

Onde surge o primeiro potencial de ação?

O primeiro potencial de ação do neurônio surge na colina do axônio. Se você deseja determinar o primeiro potencial de ação desencadeado na transmissão do estímulo, este é o potencial de ação que é desencadeado por uma célula sensorial. As células sensoriais percebem o ambiente e direcionam esses estímulos para o centro por meio de potenciais de ação sistema nervoso avançar.