فيديو السؤال: تذكر كيف يتغير فرق الجهد خلال مسار جهد الفعالية

نسخة الفيديو النصية

يوضح التمثيل البياني كيف يتغير فرق الجهد عبر غشاء المحور العصبي خلال مسار جهد الفعالية. ماذا يحدث أثناء المرحلة واحد؟ أ: يحفز المثير فتح قنوات أيونات الصوديوم المبوبة بفرق الجهد، وتتسبب أيونات الصوديوم في إزالة استقطاب الغشاء. ب: تفتح قنوات أيونات البوتاسيوم المبوبة بفرق الجهد، وتنتشر أيونات البوتاسيوم إلى خارج المحور العصبي. ج: يكون الغشاء في حالة جهد الراحة، ويظل هكذا بفعل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم. د: يصبح الجزء الداخلي من المحور العصبي أكثر سالبية، ويسبب ذلك فرط الاستقطاب.

للمساعدة في الإجابة عن السؤال، دعونا نتناول المقصود بفرق الجهد عبر الغشاء، وكيف يغير جهد الفعالية فرق الجهد عند كل مرحلة.

يشير فرق الجهد إلى جهد الغشاء، وهو توزيع الأيونات المشحونة بين الفراغ الخارج الخلوي وسيتوبلازم الخلية العصبية. عندما لا تولد خلية عصبية جهد فعالية، فإن جهد الغشاء يستقر عند جهد الراحة. لذا، قبل أن يغير جهد الفعالية من جهد غشاء الخلية العصبية، يكون فرق الجهد عبر غشاء المحور العصبي هو جهد الراحة. عندما ينتقل جهد الفعالية، يحدث تغير في الجهد الكهربي ناتج عن حركة الأيونات إلى داخل الخلية العصبية وخارجها، بينما ينتقل جهد الفعالية عبر المحور العصبي للخلية العصبية.

توجد أربع مراحل لجهد الفعالية: إزالة الاستقطاب، وإعادة الاستقطاب، وفرط الاستقطاب، وفترة الجموح. دعونا نسترجع كيف يتغير جهد الغشاء خلال هذه المراحل الأربع، وكيف تؤدي حركة الأيونات إلى هذه التغيرات في جهد الغشاء.

يحافظ كل من مضخات الصوديوم والبوتاسيوم وقنوات تسريب البوتاسيوم على جهد الراحة. تنقل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم ثلاثة أيونات صوديوم خارج الخلية العصبية مقابل كل أيونين من البوتاسيوم داخل الخلية العصبية نقلًا نشطًا، بينما تسمح قنوات التسريب بالانتشار السلبي لأيونات البوتاسيوم خارج الخلية العصبية إلى الفراغ الخارج الخلوي. تعني حركة الأيونات هذه أنه عند الراحة، يكون سيتوبلازم الخلية العصبية ذا شحنة سالبة أكثر، مقارنة بالفراغ الخارج الخلوي. ينتج عن هذا استقرار جهد الراحة عند سالب 70 مللي فولت تقريبًا.

المرحلة الأولى من جهد الفعالية هي إزالة الاستقطاب. تحدث هذه المرحلة عند عكس جهد الغشاء من السالب إلى الموجب؛ لأن سيتوبلازم الخلية العصبية يصبح ذا شحنة موجبة أكثر، مقارنة بالفراغ الخارج الخلوي. عندما تستقبل الخلية العصبية مثيرًا، تفتح قنوات أيونات الصوديوم المبوبة بفرق الجهد، وتتدفق أيونات الصوديوم إلى السيتوبلازم في اتجاه تدرج التركيز. عندما تنتشر أيونات الصوديوم إلى السيتوبلازم، تتسبب في فتح المزيد من قنوات أيونات الصوديوم المبوبة بفرق الجهد، ويغير ذلك فرق الجهد إلى موجب 40 مللي فولت.

فور وصول جهد الغشاء إلى موجب 40 مللي فولت، تغلق قنوات أيونات الصوديوم المبوبة بفرق الجهد، وتفتح قنوات البوتاسيوم المبوبة بفرق الجهد، ويسمح ذلك لأيونات البوتاسيوم بالانتشار سريعًا من السيتوبلازم إلى الفراغ الخارج الخلوي. هذه المرحلة من جهد الفعالية، التي تسمى إعادة الاستقطاب، هي المرحلة التي يصبح عندها سيتوبلازم الخلية العصبية سالبًا مرة أخرى. لكن، بما أن العديد من أيونات البوتاسيوم يندفع إلى الخارج بسرعة كبيرة، فإن جهد الغشاء يتجاوز جهد الراحة، ويعرف هذا بفرط الاستقطاب.

أثناء فرط الاستقطاب، يصل فرق الجهد إلى سالب 75 مللي فولت تقريبًا. عند فرق الجهد هذا، لا يمكن إرسال سيال آخر؛ ومن ثم لا تندمج الرسائل معًا، وتظل السيالات تتحرك في اتجاه واحد. عند الوصول إلى فرق الجهد سالب 75 مللي فولت تقريبًا، تغلق قنوات البوتاسيوم المبوبة بفرق الجهد، وتبدأ مضخات الصوديوم والبوتاسيوم في استعادة جهد الراحة. تعرف هذه المرحلة من جهد الفعالية بفترة الجموح. بعد فترة وجيزة من هذه المرحلة، تصبح الخلية العصبية جاهزة لجهد الفعالية التالي.

بعد أن استعرضنا النقاط الرئيسية المتعلقة بالتغير في الشحنة أثناء جهد الفعالية، يمكننا ملاحظة أنه في المرحلة واحد في التمثيل البياني، يكون فرق الجهد يساوي سالب 70 مللي فولت، ويعرف أيضًا بجهد الراحة. بمعرفة هذه المعلومة، نحن الآن مستعدون للإجابة عن السؤال. إذن، خلال المرحلة واحد، يكون الغشاء في حالة جهد الراحة، ويظل هكذا بفعل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم.