Потенціал дії та механізм його виникнення

У разі дії на клітину достатньо сильного подразника вона збуджується і внаслідок цього розвивається потенціал дії. Енергія подразнення використовується на збільшення проникності мембрани для іонів натрію. Відкриваються натрієві канали і іони натрію пасивно, за градієнтом концентрації спрямовуються всередину клітини. Таке переміщення позитивно заряджених іонів створює надлишок позитивних іонів на внутрішній поверхні мембрани, тобто виникає потенціал зі зворотним знаком (інверсія потенціалу, овершут). У місці дії подразника зовнішня поверхня збудженої ділянки мембрани стає електронегативною відносно не збудженої. Ці зміни ПД називають фазою деполяризації ПД.

Розвиток потенціалу дії:

1. Фаза деполяризації

2. Овершут

3. Фаза реполяризації.

4. Слідова гіперполяризація

При цьому натрієві канали закриваються, а відкриваються повільні калієві канали, що призводить до посилення потоку калію у клітину. Цей потік позитивно заряджених іонів спричинює відновленню вихідного мембранного потенціалу. Ця фаза ПД називається фазою реполяризації.

Після піку спостерігаються слідові потенціали – слідова деполяризація (у скелетних м’язових волокнах) та слідова гіперполяризація (у нервових клітинах). Під час слідової гіперполяризації багато калієвих каналів ще залишаються відкритими, і калій продовжує виходити назовні.

Для відновлення іонних градієнтів після розвитку ПД активується робота іонних помп, тобто підвищуються енергетичні витрати. Тому при порушенні процесів ресинтезу АТФ відбувається зниження збудливості клітини.

Для того, щоб подразник спричинив ПД, він повинен відповідати трьом умовам: бути достатньо сильним, досить тривалим і його дія повинна наростати достатньо швидко.

Підпороговий подразник не спричинює розвитку ПД, однак мембрана реагує на на дію цього подразника підвищенням проникності для іонів натрію. Така деполяризація називається локальною (місцевою) відповіддю.

Під час розвитку ПД збудливість клітини змінюється. Під час розвитку фази деполяризації настає абсолютний рефрактерний період, або період повної незбудливості клітини. У цей час надпороговий подразник будь-якої сили не викликає другого ПД.

Під час фази реполяризації збудливість з’являється і поступово збільшується, залишаючись нижчою, ніж вихідний рівень. Виникає період зниженої збудливості, або період відносної рефрактерності, коли може відбутись розвиток другого потенціалу дії, якщо повторний подразник буде досить сильним (надпороговим).

Надалі збудливість досягає вихідного рівня і може навіть перевищити його, тобто може виникнути період підвищеної збудливості, або період супернормальності. У цей час подразник навіть підпорогової сили здатний зумовити розвиток ПД. Супернормальний період спостерігається не у всіх збудливих клітинах.