Synoniemen
zenuwimpuls, excitatiepotentieel, piek, excitatiegolf, actiepotentiaal, elektrische excitatie
Definitie
Het actiepotentiaal is een korte verandering van het membraanpotentiaal van een cel ten opzichte van zijn rustpotentieel. Het wordt gebruikt om elektrische excitatie over te brengen en is daarom elementair voor de overdracht van prikkels.
Fysiologie
Om het actiepotentieel te begrijpen, moet men zich eerst bewust worden van het rustpotentieel van een cel. Elke prikkelbare cel in rust heeft er een. Het wordt veroorzaakt door het verschil in lading tussen de binnen- en buitenkant van de celmembraan en het hangt af van de cel waarin het zich bevindt.
Gewoonlijk variëren de waarden tussen -50 mV en -100 mV. De meeste zenuwcellen hebben een rustpotentieel van -70mv, wat betekent dat in de rusttoestand de binnenkant van de celmembraan is negatief geladen tegenover de buitenkant van het celmembraan. We kijken nu naar de ontwikkeling van een actiepotentiaal met behulp van een zenuwcel als voorbeeld.
Hier veroorzaken actiepotentialen een snelle excitatiegeleiding in het lichaam over lange afstanden. De cel heeft een rustmembraanpotentiaal, dat wordt gehandhaafd door de natrium-kalium pomp. Een excitatie, veroorzaakt door een stimulus, bereikt de cel.
Instroom natrium ionen maken de binnenkant van de cel positiever. Als een bepaalde drempelwaarde wordt overschreden (in het geval van de zenuwcel ongeveer. - 50mV) wordt een actiepotentiaal geactiveerd.
Dit werkt volgens het “alles of niets-principe”. Dit betekent dat "een klein actiepotentieel" niet bestaat, al dan niet gecreëerd. De vorm van het actiepotentiaal is altijd hetzelfde nadat de drempelwaarde is overschreden, ongeacht de sterkte van de stimulus.
Als de drempelwaarde wordt overschreden, veel natrium kanalen op de celmembraan meteen open en van buitenaf stromen veel natriumionen tegelijk de cel in. De cel wordt van binnen positief tot ca. +20 tot +30 mV.
Deze gebeurtenis wordt ook wel "spread" of "overshoot" genoemd. Nadat de spreiding zijn maximum heeft bereikt, beginnen de natriumkanalen weer te sluiten. Kalium kanalen gaan open, waardoor positief geladen kaliumionen uit de cel stromen en de binnenkant van de cel weer negatiever wordt.
Als gevolg van repolarisatie is het rustpotentieel meestal aanvankelijk ondervoorbeet en kan het waarden bereiken tot - 90 mV, bijvoorbeeld in een zenuwcel met een rustpotentiaal van -70 mV. Dit wordt ook wel hyperpolariserend afterpotentieel genoemd. Het wordt veroorzaakt door het feit dat de kalium kanalen sluiten weer langzamer en dus meer positief geladen kaliumionen stromen de cel uit.
De oorspronkelijke verhouding wordt vervolgens hersteld door de natrium-kaliumpomp, die drie natriumionen uit de cel transporteert terwijl hij energie verbruikt en in ruil daarvoor twee kaliumionen naar de cel transporteert. Belangrijk voor het actiepotentiaal is de zogenaamde refractaire fase. Het wordt veroorzaakt door het feit dat nadat het actiepotentiaal is geactiveerd, de natriumkanalen nog korte tijd inactief zijn.
Er kan dus geen verdere actiepotentiaal worden getriggerd tijdens de "absolute refractaire tijd" en tijdens de "relatieve refractaire tijd" kan slechts onder voorwaarden een verdere actiepotentiaal worden geactiveerd. Een actiepotentiaal duurt ongeveer 1-2 milliseconden in zenuwcellen. In een hart- spiercel kan het zelfs enkele honderden milliseconden duren.
