اختلاف پتانسیل (نورون ها)

بین دو سوی غشای نورون، اختلاف پتانسیل الكتریكی وجود دارد.

در مطلب قبل با نورون های میلین دار و کار نورون آشنا شدید، حال در ادامه فعالیت نورون و اختلاف پتانسیل نورون را بررسی می کنیم.

فعالیت نورون (چگونگی کار نورون)

همه سلول ها تحریک پذیرند، یعنی به محرک پاسخ می دهند، اما نورون ها برای پاسخ دادن به محرک (تخصص) پیدا کرده اند. یعنی کار اصلی آنها پاسخ دادن به محرک می باشد.

وقتی که نورون هنوز تحریک نشده است، غشای پلاسمایی آن مانند سایر سلول ها در سطح بیرونی مثبت (+) اما در سطح درونی منفی (-) می باشد.

اختلاف پتانسیل الکتریکی بین درون و برون غشای نورون را قبل از تحریک پتانسیل آرامش می نامند.

پتانسیل آرامش غشا، حدود 65- میلی ولت می باشد. (طبق قرارداد، علامت قطب داخل سلول را کنار عدد یادداشت می کنند.)

محرک عاملی است که در نقطه اثر خود، جهت قطبی بودن غشا را برعکس می کند. یعنی سطح بیرونی غشا را منفی و سطح درونی آن را مثبت می کند. در این حالت، می گویند نورون تحریک شده و در آن پتانسیل عمل (کار) ایجاد شده است. زیرا نورون در حال کار یا فعالیت می باشد.

پتانسیل عمل غشا با تغییر پتانسیل از 65- به 40+ میلی ولت ایجاد می شود.

اختلاف پتانسیل عبارت است از مقدار انرژی موجود بین دو منطقه که بار الکتریکی متفاوت دارند. این انرژی به صورت پتانسیل است و می تواند کار انجام دهد.

پتانسیل آرامش

تا به حال به این سوال فکر کرده اید که چرا هنگام پتانسیل آرامش، اختلاف پتانسیل درون سلول نسبت به بیرون آن منفی می باشد؟ این اختلاف پتانسیل به چه علتی است؟

وجود اختلاف پتانسیل در حالت آرامش به دو علت بستگی دارد:

عملکرد پمپ سدیم-پتاسیم

نفوذ پذیری بیشتر غشا نسبت به یون پتاسیم. دخالت این عامل در ایجاد پتانسیل آرامش، بیش از عامل اول می باشد.

نکته: بعد از پتانسیل عمل، فعالیت بیشتر پمپ سدیم ـ پتاسیم سبب می شود، غلظت یون سدیم و پتاسیم در دو سمت غشا سلول به حالت اولیه خود برگردند.

پیام عصبی: به جریان پتانسیل عمل نقطه به نقطه در طول رشته عصبی، پیام عصبی می گویند.

پیشتر در مورد مراحل پتانسیل عمل و پمپ سدیم - پتاسیم، نکاتی را آموختید، حال در اینجا عملکرد پمپ سدیم-پتاسیم را به طور گسترده تر و قابل درک تر بررسی می کنیم.

غلظت یون های سدیم و پتاسیم بین دو سوی غشا متفاوت می باشند.

شکل 1: نحوه توزیع یون های سدیم و پتاسیم (روی تصویر کلیک کنید.)

سدیم (⁺Na) در بیرون نورون غلظت بیشتری دارد تا در درون نورون

پتاسیم (⁺K) در درون نورون غلظت بیشتری دارد تا در بیرون نورون

علت این نحوه توزیع، فعالیت پروتئین مخصوصی در غشای نورون است که پمپ سدیم - پتاسیم نامیده می شود.

پمپ سدیم پتاسیم در هر دور فعالیت خود 3 یون سدیم را به بیرون می فرستد و همزمان 2 یون پتاسیم را به درون وارد می کند و برای این کار ATP مصرف می کند.

از آنجا که به ازای 3 بار مثبتی (⁺3Na) که از نورون خارج می شود، فقط 2 بار مثبت (⁺2K) به نورون وارد می شود، بیرون سلول در مقایسه با درون سلول مثبت تر خواهد شد.

نفوذ پذیری بیشتر غشا نسبت به یون پتاسیم

با توجه به تفاوت غلظت یون های سدیم و پتاسیم در دو سوی غشا:

یون های سدیم تمایل دارند در جهت شیب غلظت از بیرون به درون نورون بیایند.

یون های پتاسیم تمایل دارند در جهت شیب غلظت از درون به بیرون نورون بروند.

غشای نورون نسبت به یون های سدیم و پتاسیم نفوذ پذیر می باشد. اما نفوذ پذیری آن نسبت به پتاسیم بیشتر است. بنابراین تعداد بیشتری یون پتاسیم خارج می شود و تعداد کمتری یون سدیم وارد می شود.

چون بار مثبتی که خارج می شود (+K) بیشتر از بار مثبتی است که وارد می شود (+Na) لذا بیرون سلول در مقایسه با درون آن مثبت تر خواهد بود.

در اینجا این سوال پیش می آید که در صورت ادامه روند ورود سدیم و خروج پتاسیم، سرانجام تراکم پتاسیم داخل سلولی کاهش یافته و بر تراکم سدیم درون سلول افزوده خواهد شد و به این ترتیب پتانسیل آرامش تغییر خواهد کرد. سلول چگونه بر این مشکل چیره می شود و پتانسیل آرامش را در -65mV ثابت نگه می دارد؟ جواب این سوال این است که پمپ سدیم – پتاسیم همیشه فعال است و با فرستادن سدیم به بیرون و وارد کردن پتاسیم به درون (بر خلاف جهت شیب غلظت) اختلاف غلظت یون ها و به دنبال آن پتانسیل آرامش را حفظ می کند.

ارتباط نورون ها با یكدیگر و با سلول های غیرعصبی (ماهیچه ای)

سیناپس: محلی كه در آن یك نورون با سلول دیگر (سلول عصبی و یا سلول ماهیچه ای) ارتباط برقرار كند، سیناپس می نامند. فضای سیناپسی: در سیناپس ها، سلول نورون به سلول دیگر نمی چسبد بلكه بین پایانه یك آكسون و سلول دریافت كننده، فاصلهی كمی وجود دارد كه به آن فضای سیناپسی می گویند. در یك سیناپس، به نورون انتقال دهنده، نورون پیش سیناپسی و به سلول دریافت كننده، سلول پس سیناپسی گفته می شود. انتقال پیام عصبی از نورون پیش سیناپسی به نورون پس سیناپسی با آزاد شدن مادهای به نام انتقالدهندهی عصبی انجام میشود. انتقالدهندههای عصبی انواع گوناگونی دارند. مثلاً انتقال دهنده اصلی در ماهیچه های آدمی، استیل كولین نام دارد

برای توضیح علت نفوذ پذیری غشای نورون، باید ابتدا کانال های یونی را بشناسیم. کانال های یونی پروتئین هایی در غشا هستند که منافذی را برای عبور یون ها ایجاد می کنند. معمولا هر نوع کانال فقط به یک نوع یون اجازه عبور می دهد. پس برای یون های سدیم و پتاسیم کانال های جداگانه ای وجود دارد: کانال های سدیم و کانال های پتاسیم. جهت عبور یون ها به شیب غلظت بستگی دارد و کانال تاثیری بر جهت انتشار ندارد. یون ها از طریق این کانال ها دائما به سوی دیگر غشا (نشت) می کنند. این کانال ها همیشه بازند و به آنها کانال های نشتی می گویند. در نورون، فراوان ترین کانال های یونی نشتی، مربوط به پتاسیم اند. بنابراین یون های پتاسیم بیشترین نشت را دارند.

ادامه دارد ...

منبع: http://app.gaj.ir:8091

مرکز یادگیری سایت تبیان، مرجان سلیمانیان

مطالب مرتبط مجموعه :

فراخوان ششمین دوره جشنواره فیلم کوتاه دانش آموزی مدرسه

جشنواره ایتات

6 گناه نابخشودنی

مراسم افتتاحیه ۵امین دوره جشنواره فیلم کوتاه دانش‌ آموزی مدرسه

نکات مهم پایانی تا کنکور

درس خواندن به طعم میوه های تابستان

مواد شیمیایی شادی‌ آفرین

اوقات فراغت دلچسب در تابستان