Potencjały spoczynkowe i 

czynno

ś

ciowe

Jakub Szewczyk

Zakład Psychofizjologii UJ

2

Potencjał receptorowy

Czas (ms)

-50

-60

3

Potencjał postsynaptyczny

Czas (ms)

-60

-70

4

Potencjał czynno

ś

ciowy

Czas (ms)

40

-60

5

Mierzenie reakcji błony na zmian

ę

potencjału błonowego

6

Mierzenie reakcji błony na zmian

ę

potencjału błonowego

7

Co to jest jon?

Cz

ą

steczka lub atom, która straciwszy lub 

zyskawszy elektron/y stała si

ę

uzyskała ładunek 

dodatni lub ujemny.

Cz

ą

steczki zwi

ą

zane wi

ą

zaniem jonowym (np. 

sole), rozpadaj

ą

si

ę

na jony pod wpływem wody 

lub innego rozpuszczalnika.

np. NaCl

Na

+

Cl

-

8

Siły działaj

ą

ce na jony

Siła zgodna z 

gradientem st

ęŜ

e

ń

– je

ś

li w jednej 

cz

ęś

ci roztworu jest wi

ę

cej jonów danego typu, 

działa na nie siła w kierunku mniej st

ęŜ

onej 

cz

ęś

ci roztworu.

Siła zgodna z 

gradientem elektrycznym

– je

ś

li 

jedna cz

ęść

roztworu jest dodatnio naładowana 

w stosunku do drugiej, aniony s

ą

przyci

ą

gane do 

tej pierwszej, kationy do tej drugiej.

9

Gradient st

ęŜ

e

ń

i 

gradient elektryczny

Gradient st

ęŜ

e

ń

Gradient elektryczny

Przed osi

ą

gni

ę

ciem 

równowagi

Po osi

ą

gni

ę

ciu 

równowagi

Przed osi

ą

gni

ę

ciem 

równowagi

Po osi

ą

gni

ę

ciu 

równowagi

10

Gradient st

ęŜ

e

ń

i 

gradient elektryczny

11

Równowaga elektrochemiczna

czyli stan równowagi mi

ę

dzy siłami generowanymi przez 

gradient st

ęŜ

e

ń

i gradient elektryczny.

Równanie Nernst’a

(dla temp. 25

o

C):

12

Równowaga dla jonów potasu

13

Dystrybucja jonów w neuronach

(orientacyjne warto

ś

ci)

K

+

140

5

Na

+

5-15

145

Cl

-

4-30

110

Ca

2+

0.0001

1-2

A

-

(du

Ŝ

e aniony)

90-110

-

wn

ę

trze komórki

na zewn

ą

trz komórki

14

Równowaga dla jonów potasu

15

Potencjał spoczynkowy

Tak wi

ę

c aby zaistniał potencjał spoczynkowy, 

musz

ą

by

ć

spełnione 2 warunki:

– istnieje ró

Ŝ

nica st

ęŜ

e

ń

poszczególnych jonów

– błona jest selektywnie przepuszczalna dla niektórych z nich

Aby osi

ą

gn

ąć

potencjał około -80 mV wystarczy 

Ŝ

e na 

ka

Ŝ

de 100.000 kationów b

ę

dzie przypada

ć

100,001 

anionów (wielko

ść

nie mierzalna w kategorii st

ęŜ

e

ń

)

16

Potencjał czynno

ś

ciowy

• Co si

ę

stanie, gdy błona nagle stanie si

ę

przepuszczalna dla jonów sodu?

17

Dynamika potencjału 

czynno

ś

ciowego

18

Kanały napi

ę

ciozale

Ŝ

ne

Depolaryzacja błony powoduje
zmian

ę

konformacji białka

błona spolaryzowana

błona zdepolaryzowana

kanał zamkni

ę

ty

kanał otwarty

19

Dynamika potencjału 

czynno

ś

ciowego

dynamik

ę

potencjału 

czynno

ś

ciowego 

determinuje otwarcie 
napi

ę

cio-zale

Ŝ

nych

kanałów – zarówno Na

+

jak i K

+

20

Sk

ą

d wiemy 

Ŝ

e Na i K w cało

ś

ci 

odpowiadaj

ą

za potencjał czynno

ś

ciowy?

21

Sk

ą

d wiemy 

Ŝ

e Na i K w cało

ś

ci 

odpowiadaj

ą

za potencjał czynno

ś

ciowy?

mo

Ŝ

liwo

ść

selektywnego 
blokowania kanałów 
dla Na

+

(TTX) i 

K

+

(TEA)

22

Sk

ą

d si

ę

bierze ró

Ŝ

nica st

ęŜ

e

ń

?

Zawdzi

ę

czamy j

ą

pompie sodowo-

potasowej

23

Pompa sodowo-potasowa 

na 

Ŝ

ywo

24

Refrakcja wzgl

ę

dna i bezwzgl

ę

dna

25

Kanał sodowy na 

Ŝ

ywo

26

Propagacja sygnału wzdłu

Ŝ

aksonu

27

Propagacja sygnału wzdłu

Ŝ

aksonu

28

Propagacja sygnału w 

zmielinizowanym aksonie

• W

ę

zeł ranviera

ma 2 

µ

m

• Przestrzenie 

mi

ę

dzyw

ę

złowe 

– 1 mm

• Przeci

ę

tnie w

ę

zły 

zajmuj

ą

0.2% 

powierzchni błony

29

Propagacja potencjału czynno

ś

ciowego 

(na 

Ŝ

ywo)

30

Klasyfikacja neuronów ze wzgl

ę

du 

na szybko

ść

przewodzenia

30-80 m/s

Zmielinizowane aksony 
nerwów obwodowych

A

β

5-30 m/s

Zmielinizowane aksony 
nerwów obwodowych

A

δ

mniej ni

Ŝ

2 m/s

Niezmielinizowane aksony

C

5-30 m/s

Zmielinizowane aksony 
neuronów układu 
autonomicznego

B

80-120 m/s

Zmielinizowane aksony 
nerwów obwodowych

A

α

Szybko

ść

przewodzenia

OPIS

KLASA

31

Powstawanie potencjału czynno

ś

ciowego

W warunkach fizjologicznych – zawsze we wzgórku 

aksonalnym – dlaczego?

j

ą

dro

osłonka 
mielinowa

wzgórek 
aksonalny

kolce
dendrytyczne 

ciało komórki

akson

zako

ń

czenia 

presynaptyczne

włókno
mi

ęś

niowe

dendryt

Poniewa

Ŝ

ten region charakteryzuje si

ę

du

Ŝ

ym upakowaniem kanałów

napi

ę

ciozale

Ŝ

nych (900/

µ

m2). 

Podobne upakowanie kanałów spotykane jest w w

ę

złach Ranviera

Na ciele komórki upakowanie wynosi 300/ 

µ

m2. 

32

EPSP i IPSP

EPSP = excitatory postsynaptic potential

IPSP = inhibitory postsynaptic potential

determinuj

ą

, czy powstanie potencjał

czynno

ś

ciowy

33

Potencjał receptorowy

Czas (ms)

-50

-60

34

Potencjał postsynaptyczny

Czas (ms)

-60

-70

35

EPSP i IPSP