Akčný potenciál

Akčný potenciál je dočasná, rýchla a vratná zmena membránového potenciálu na membránach nervových a svalových buniek. Umožňuje prenos vzruchu a aktivuje svalový sťah.

Charakteristika

Akčný potenciál je krátka a rýchla zmena elektrochemickej rovnováhy biologickej membrány. Dochádza k jej depolarizácii až obráteniu polarity membrány (transpolarizácia). Následne dochádza k rýchlemu návratu do pôvodného stavu – repolarizácii.

Spočiatku dochádza k zvýšenému vtoku Na⁺ do bunky. Cca. do úrovne 15 mV je schopný únik K⁺ z bunky túto nerovnováhu kompenzovať. Po dosiahnutí spúšťacej úrovne (prahu dráždivosti) dochádza k náhlemu skokovému zvýšeniu priepustnosti membrány pre Na⁺ v dôsledku otvorenia napäťovo riadených sodíkových kanálov, čo spôsobuje reťazovú reakciu a aktiváciu ďalších transportných systémov pre sodík. Nastáva depolarizácia membrány.
Vzostup priepustnosti membrány pre Na⁺ sleduje s miernym oneskorením K⁺, ktorého ióny naopak bunku opúšťajú. To neskôr umožní repolarizáciu a návrat do stavu pokojového membránového potenciálu. Počas akčného potenciálu teda dochádza k výmene určitého (celkovo veľmi malého) množstva iónov sodíka a draslíka na stranách membrány. Táto výmena následne prebieha opačným smerom, kedy aktívne transportné systémy (využívajúce energiu ATP) vracajú draslík do bunky a sodík von z bunky.

Následky

Po dosiahnutí prahu dráždivosti a spusteniu kaskády vedúcej k vzniku akčného potenciálu je bunková membrána v príslušnej časti absolútne nereaktívna – nereaguje na žiaden stupeň stimulácie. Tento stav sa označuje ako absolútna refraktérna fáza. Tesne na konci hrotovej fázy („peaku“) sa stáva membrána opäť dráždivou, no stimul musí byť značne silnejší ako v základnom pokojovom stave – táto fáza sa označuje ako relatívna refraktérna fáza. Táto vlastnosť membrány dáva čas bunke na regeneráciu pomerov koncentrácii iónov na stranách membrány.

Vlastnosti

Akčný potenciál vzniká na určitom mieste bunkovej membrány a má tendenciu sa z miesta vzniku šíriť – depolarizácia membrány totiž aktivuje postupne ďalšie a ďalšie napäťovo riadené kanály pre Na⁺. Takýmto spôsobom sa šíri nervový vzruch po axónoch (neuritoch) nervových buniek smerom od tela a po dentritoch smerom k telu bunky. Dôležitou vlastnosťou vzruchu je to, že jeho charakter sa vzdialenosťou od miesta vzniku nemení, amplitúda je stále rovnako vysoká. Zároveň absolútna a relatívna refraktérna fáza zabraňuje spätnému šíreniu akčného potenciálu k miestu vzniku.

Na nemyelinizovaných nervových vláknach sa vzruch šíri kontinuálne a relatívne pomaly. Značná časť axónov nervových buniek je ale myelinizovaná a vzruch sa šíri skokovo dráždením drobných „neizolovaných“ medzier (Ranviérove zárezy) – tento spôsob vedenia vzruchu sa označuje ako saltatórny a jeho zásadnou výhodou je značne vyššia rýchlosť a energetická hospodárnosť (v podstate sa depolarizujú len krátke úseky membrány a teda návrat do rovnováhy je značne menej náročný na spotrebu ATP). Myelínová pošva zároveň bráni aktivácii susedných nervových vlákien, ktoré často prebiehajú v tesnej blízkosti.

Zdroj

KITTNAR, Otomar a kol. Lékařská fyziologie. Praha : Grada, 2011. ISBN 978-80-247-3068-4. (po česky)