جلسه سوم
نحوه ایجاد پیام عصبی
قبل از شروع متن باید خدمتتون عرض کنیم که پیام عصبی یک ماده یا یک یون نیست بلکه پیام عصبی همان تغییر میزان بار الکتریکی در داخل یاخته عصبی هست. یعنی اگر بار داخل یاخته عصبی که در حالت عادی منفی هست به مثبت تغییر داده شد می گوییم که پیام عصبی ایجاد شده است.
چون این بار در یون ها وجود دارد؛ یون ها با حرکت خود به داخل یا خارج از نورون باعث تغییر بار الکتریکی نورون می شوند. در حالت عادی میزان یون مثبت در خارج از نورون بیشتر از داخل نورون است پس می توانیم بگوییم اختلاف پتانسیل بین داخل و خارج نورون وجود دارد و این اختلاف پتانسیل در داخل نورون منفی است.
- برای اندازه گیری اختلاف پتانسیل یاخته عصبی از دو الکترود استفاده می شود که به مانیتور متصل است.
- یکی از الکترود ها در فصای بین یاخته ای قرار می گیرد و بار الکتریکی آن جا را محاسبه می کند.
- الکترود دیگر در داخل یاخته عصبی قرار می گیرد و میزان بار آن جا را محاسبه می کند.
- با تفریق میزان بار داخل سلول به خارج ان میزان اختلاف پتانسیل الکتریکی به دست می آید.
- این اختلاف پتانسیل در مانیتور که نوعی ولت متر است بر حست میلی ولت نشان داده می شود.
اختلاف پتانسیل بین دو سوی غشای یاخته در دو حالت مورد بررسی قرار می گیرد:
- پتانسیل عمل
- پتانسیل آرامش
پتانسیل آرامش: همان طور که از اسم این نوع پتانسیل مشخص است اختلاف پتانسیل بین دو سوی غشای نورون در زمانی که نورون فعالیتی ندارد و در کمال آرامش دارد زندگی می کند! محاسبه می شود.
در ارتباط با پتانسیل آرامش به نکات زیر توجه کنید:
- در هنگام پتانسیل آرامش اختلاف پتانسیل دو سوی نورون -70 میلی ولت می باشد.
- علت این که این اختلاف پتانسیل وجود دارد این است که میزان بار مثبت خارج از نوورن در حالت آرامش از داخل نورون بیشتر است.
- در حالت عادی میزان یون سدیم خارج از نورون بیشتر از داخل نورون است و میزان یون پتاسیم نیز داخل نورون بیشتر از خارج نورون است.
- طبق قانون انتشار یون سدیم تمایل دارد به داخل نورون و یون پتاسیم به خارج از نورون حرکت کند.
- تعدادی کانال در غشای نورون وجود دارد که یون ها از داخل این کانال ها حرکت می کنند.
- به گروهی از این کانال ها ( نه همه آن ها) کانال های نشتی می گویند که نسبت به یون پتاسیم نفوذ پذیر تر از سدیم هستند.
- به همین دلیل یون پتاسیم بیشتر از داخل نورون به بیرون می رود.
- چون یون پتاسیم نیز دارای بار مثبت است در نتیجه میزان بار مثبت داخل نورون کمتر می شود و اختلاف پتانسیل آن منفی.
هم یون سدیم و هم یون پتاسیم هر دو دارای بار مثبت هستند و علت این که اختلاف پتانسیل داخل نورون منفی است این است که میزان بار مثبت خارج از نورون بیشتر از داخل نورون است.
زمانی که یون ها با استفاده از کانال های پروتئینی و طبق قانون انتشار جا به جا می شوند به این نوع حرکت انتشار تسهیل شده می گوییم.
- انتشار نوعی حرکت است که در آن انرژی زیستی مصرف نمی شود.
- انتشار تسهیل شده نیز نوعی انتشار است پس در انتشار تسهیل شده نیز انرژی زیستی مصرف نمی شود با این تفاوت که در این نوع انتشار مواد از داخل کانال هایی عبور می کنند.
- در سلول های عصبی یون ها طبق قانون انتشار تسهیل شده از داخل کانال های نشتی عبور می کنند و انرژی مصرف نمی کنند.
- در انتشار مواد در جهت شیب غلظت حرکت می کند.
- انتقال فعال نیز نوعی حرکت است که مواد بر خلاف شیب غلظت حرکت میکنند.
- در انتقال فعال انرژی زیستی مصرف می شود.
- در پتانسیل آرامش اختلاف پتانسیل داخل نورون -70 می باشد.
- هر در داخل نورون و هم خارج نورون یون مثبت داریم.
- در پتانسیل آرامش یون ها از کانال های نشتی طبق قانون انتشار تسهیل شده جا به جا می شوند.
- یون سدیم طبق انتشار وارد نورون و پتاسیم خارج می شود.
- پمپ سدیم پتاسیم در حالت آرامش نیز دارای فعالیت است و سدیم را وارد نورون و پتاسیم را خارج می کند.
پمپ سدیم – پتاسیم
با ادامه خروج یون پتاسیم و ورود یون سدیم به داخل نورون توازن بین این یون ها در داخل و خارج از نورون به هم می خورد اما همیشه تعداد این یون ها در حالت آرامش پتاسیم در داخل نورون بیشتر است و سدیم در خارج از نورون بیشتر است چرا؟
در غشای نورون ها کانال هایی به نام پمپ سدیم – پتاسیم وجود دارد که مواد را با استفاده از انرژی زیستی برخلاف شیب غلظت جا به جا می کند. با هر با فعالیت این پمپ سه یون سدیم از نورون خارج و دو یون پتاسیم وارد نورون می شود.
- این پمپ ها پروتئینی هستند و از زیرواحد هایی به نام امینو اسید تشکیل شده اند.
- پمپ سدیم – پتاسیم علاوه بر نورون در سایر سلول ها نیز مشاهده می شود.
- انرژی زیستی که این پمپ مصرف می کند ATP است که انرژی در این مولکول در پیوند های فسفات فسفات ذخیره می شود.
- کانال های نشتی که در تصویر بالا می بینید همیشه باز هستند و یون های سدیم و پتاسیم از آن ها در حال عبور است.
- پمپ سدیم پتاسیم دو جایگاه در داخل خود برای پتاسیم و سه جایگاه برای سدیم دارد.
- با هر بار فعالیت این پمپ یک بار مثبت از داخل نورون کم می شود.
پتانسیل عمل
پتانسیل در کل در دو حالت در یاخته های عصبی مورد بررسی قرار می گیرد. پتانسیل عمل و آرامش
در ارتباط با پتانسیل آرامش خواندیم که وقتی که یاخته عصبی فعالیتی ندارد و تحریکی در آن صورت نمی گیرد پتانسیل داخل یاخته عصبی نسبت به بیرون یاخته منفی است که به ان پتانسیل آرامش می گوییم.
در پتانسیل عمل یاخته عصبی تحریک می شود و به خاطر این تحریک کانال های وابسته به یون باز می شود و در نتیجه ورود یون ها به داخل یاخته عصبی، داخل یاخته نسبت به بیرون مثبت می شود.( برای لحظات خیلی کم)
در کل در ارتباط با پتانسیل عمل در یاخته های عصبی به نکات زیر توجه کنید:
- تغییر اختلاف پتانسیل به صورت ناگهانی روی می دهد و پس از لحظات بسیار کم دوباره پتانسیل داخل یاخته منفی می شود.
- به طور معمول پتانسیل آرامش حدود منفی 70 میلی ولت و پتانسیل عمل مثبت 30 میلی ولت است.
- علت عبور یون ها به داخل یاخته عصبی در هنگام پتانسیل عمل وجود کانال های پروتئینی به نام کانال های دریچه دار سدیمی در غشای یاخته عصبی است.
- وقتی کانال های دریچه دار سدیمی باز می شوند سدیم به خاطر اختلاف غلظت و طبق قانون انتشار تسهیل شده وارد یاخته عصبی می شود.
- در انتشار تسهیل شده انرژی زیستی مصرف نمی شود اما انرژی جنبشی را خود یون ها مصرف می کنند.
- با ورود یون ها به داخل یاخته عصبی پتانسیل داخل یاخته نسبت به بیرون مثبت می شود.
- بعد از ورود یون سدیم به داخل یاخته دریچه دیگری تحت عنوان کانال های دریچه دار پتاسیمی باز می شود که باعث خروج پتاسیم از داخل یاخته عصبی می شود.
- خروج پتاسیم از یاخته عصبی نیز طبق قانون انتشار تسهیل شده اتفاق می افتد.
- کانال دریچه دار پتاسیمی پس از بسته شدن کانال های دریچه دار سدیمی باز می شود.
- با خروج پتاسیم از داخل یاخته های عصبی پتانسیل داخل یاخته عصبی دوباره به منفی 70 میلی ولت باز می گردد.
- در غشای یاخته های عصبی پمپ سدیم پتاسیم وجود دارد که با مصرف انرژی زیستی دوباره پتاسیم را به داخل نورون و سدیم را از نورون بیرون می اندازد!
با هر بار فعالیت پمپ سدیم پتاسیم ATP مصرف می شود و پمپ از انرژی پیوند فسفات – فسفات موجود در ATP استفاده می کند.
با فعالیت پمپ سدیم پتاسیم بر غلظت فسفات های آزاد در سلول و فضای بین سلولی افزوده می شود.
- حرکت مواد در کل با مصرف انرژی زیستی و یا بدون مصرف انرژی زیستی اتفاق می افتاد.
- در روش انتشار انرژِی زیستی مصرف نمیشد اما زمانی که مواد طبق قانون انتقال فعال جا به جا می شدند انرژی زیستی مصرف میشود.
- پمپم سدیم – پتاسیم چون مواد را بر اساس قانون انتقال فعال و برخلاف شیب غلظت جا به جا می کند پس انرژی زیستی مصرف می شود.
- در حالت الف که در شکل می بینید پتانسیل یاخته عصبی در حالت آرامش است و منفی 70 میلی ولت است.
- در این حالت کانال های دریچه دار سدیمی و پتاسیمی هر دو بسته هستند.
- علاوه بر این کانال های دریچه دار کانال های نشتی نیز در غشای یاخته عصبی وجود دارد که همیشه باز هستند.
- در شکل ب کانال دریچه دار سدیمی باز و پتاسیمی بسته هست به این خاطر سدیم وارد نورون می شود.
- در شکل ج کانال دریچه دار سدیمی بسته و پتاسیمی باز است و پتاسیم از یاخته عصبی خارج می شود.
- در شکل د هر دو کانال بسته هست و پمپ سدیم – پتاسیم فعالیت بیشتری دارد.
- در هر 4 حالت پمپ سدیم – پتاسیم فعالیت دارد اما در شکل 4 دارای فعالیت بیشتری است.
نحوه هدایت پیام عصبی
گفتیم هنگامی که پیام عصبی ایجاد می شود پتانسیل داخل نورون مثبت می شود اما سوالی که وجود دارد این است:
جواب خیر است. وقتی پتانسیل عمل در یک نقطه از یاخته عصبی به وجود می آید قبل و بعد ازآن نقطه پتانسیل منفی و در حالت آرامش است.
به عبارت بهتر همان طور که در شکل میبینید در یاخته های عصبی در هر لحظه فقط یک نقطه دارا پتانسیل مثبت است و در بقیه قسمت های یاخته عصبی پتانسیل در حالت آرامش هست.
