Điện thể nghỉ, điện thể hoạt động sự lan truyền xung thần kinh

Dựa vào dấu hiệu nào để cơ thể có thể nhận biết tế bào đang ở trạng thái kích thích hay đang trạng thái nghỉ ngơi ? Sau khi tế bào tiếp nhận các kích thích từ môi trường, tế bào đã có những biến đổi như thế nào và các xung thần kinh được lan truyền trong tế bào thần kinh như thế nào ?

 I. ĐIỆN THẾ NGHỈ VÀ ĐIỆN THẾ HOẠT ĐỘNG

Điện sinh học là khả năng tích điện của tế bào, cơ thể.

Điện sinh học bao gồm điện thế nghỉ (điện tĩnh) và điện thế hoạt động.

điện thế hoạt động đo được khi tế bào đang ở trạng thái kích thích.

1.  Điện thế nghỉ

Điện thế nghỉ đo được khi tế bào ở trạng thái nghỉ ngơi(tế bào không bị kích thích)

Thí nghiệm xác định điện thế nghỉ

Cách tiến hành : Để xác định thí nghiệm xác định điện thể nghỉ của tế bào ta tiến hành 3 thí nghiệm sau

Thí nghiêm 1: Chọc 2 vi điện cực đặt trên bề mặt của sợi thần kinh.

Thí nghiệm 2: Chọc 1 vi điện cực qua màng vào sâu trong tế bào, còn 1 vi điện cực đặt trên bề mặt sợi thần kinh thì giữa hai đầu điện cực.

Thí nghiệm 3: Chọc 2 vi điện cực chọc xuyên qua màng.

Kết quả thí nghiệm : Thí nghiệm 1,3 không có sự chênh lệch về điện thế. Thí nghiệm 2 xuất hiện một hiệu điện thế.

→ Bên trong tế bào và bên ngoài màng tế bào luôn tồn tại một hiệu điện thế.

 

Hình 1 : Đo điện thế nghỉ ở tế bào thần kinh mực ống

Kết luận : Điện thế nghỉ là sự chênh lệch điện thế giữa hai bên màng tế bào khi tế bào nghỉ ngơi (không bị kích thích).

Phía trong màng tế bào tích điện âm so với phía ngoài màng tích điện dương→điện thế nghỉ của tế bào luôn là một số nguyên âm

Ví dụ : Điện thể nghỉ của tế bào thần kinh mực ống -70 mV

Nguyên nhân là do sự chênh lệch nồng độ Na⁺, K⁺ hai bên màng; tính thấm của màng đối với ion K⁺ (cổng Kali mở để ion kali đi từ trong ra ngoài); lực hút tĩnh điện giữa các ion trái dấu; hoạt động của bơm Na – K.

2.      Điện thế hoạt động

Khi tế bào bị kích thích, trong tế bào xuất hiện điện thế hoạt động

Thí nghiệm xác định điện thế hoạt động

Cách thực hiện: Chọc 1 điện cực qua màng vào sâu trong tế bào, còn 1 điện cực đặt trên bề mặt sợi thần kinh thì giữa hai đầu điện cực →kích thích tế bào thần kinh hoạt động .

Kết quả: Xuất hiện biến đổi điện thế giữa màng trong và màng ngoài tế bào →sự biến đổi điện thế màng →được ghi lại bằng đồ thị sau.

 

Hình 2 : Đồ thị điện thế hoạt động

Điện thế hoạt động là sự biến đổi điện thế nghỉ, từ phân cực sang mất phân cực , đảo cực và tái phân cực

Đồ thị điện thế hoạt động của tế bào thần kinh mực ống được chia làm 3 giai đoạn

- Giai đoạn mất phân cực: -70mV → 0

Do sự thay đổi tính thấm của màng đối với các ion thay đổi, gây nên sự khử cực (khi Na⁺ từ ngoài vào tế bào), trung hoà điện giữa hai màng tế bào

- Giai đoạn đảo cực: 35mV

Cổng Na mở rộng →Na⁺ từ bên ngoài di chuyển ồ ạt vào trong tế bào →bên trong tế bào tích điện dương, bên ngoài tích điện âm

- Giai đoạn tái phân cực: -70mV

Cổng K+ mở rộng còn cổng Na⁺ đóng lại. K⁺ đi qua màng tế bào ra ngoài →bên ngoài tích điện dương và bên trong tích điện âm →tái phân cực.

II.                SỰ LAN TRUYỀN XUNG THẦN KINH TRONG TẾ BÀO THẦN KINH

Khi tế bào thần kinh bị kích thích→ xuất hiện điện thế hoạt động→ xuất hiện một hiệu điện thế giữa hai điểm trong màng thế bào. Theo tính chất dẫn điện, điện thế sẽ được lan truyền từ nơi điện thế cao đến nơi có điện thế thấp→ lan truyền điện thế hoạt  động từ vùng này đến vùng khác của tế bào

 

Hình 3 : Sự lan truyền của xung thần kinh

Sự lan truyền điện thế hoạt động trên màng tế bào thần kinh được gọi là sự lan truyền xung thần kinh trong tế bào thần kinh.

Dựa vào đặc điểm cấu tạo của bào thần kinh người ta chia tế bào thần kinh ra làm hai loại tế bào thần kinh có bao miêlin, tế bào thần kinh không có bao có miêlin

Hình 4 : Tế bào thần kinh không có bao mielin

Hình 5:  Tế bào thần kinh có bao melin

Do đặc điểm cấu tạo của hai tế bào này khác nhau →sự dẫn truyền xung thần kinh của hai tế bào này cũng khác nhau. 

Hình 1: Sự lan truyền xung thần kinh trên sợi thần kinh không có bao mielin và trên sợi thần kinh có bao mielin

Đặc điểm so sánh	Tế bào thần kinh không có bao mielin	Tế bào thần kinh có bao mielin
Đặc điểm cấu tạo	Không có bao mielin bọc trên sợi trục thần kinh	Có bao mielin  có bản chất phospholipit ( tính cách điện), Bao mielin bọc quanh  sợi trục thần kinh không liên tục và ngắt quãng (eo Ranvie)
Sự  lan truyền xung thần kinh	Xung thần kinh lan truyền là do sự mất phân cực, đảo cực, tái phân cực liên tiếp từ vùng này sang vùng khác Xung thần kinh lan truyền liên tục , từ vùng này sang vùng khác	Xung thần kinh lan truyền là do sự mất phân cực, đảo cực, tái phân cực liên tiếp từ eo Ranvie này sang eo Ranvie khác. Xung thần kinh được lan truyền theo kiểu nhảy cóc
Hướng lan truyền	Lan  truyền theo hai chiều	Lan  truyền theo hai chiều
Tốc độ lan truyền xung thần kinh	Lan truyền chậm	Lan truyền nhanh

                                                          Sự lan truyền xung thần kinh ở tế bào có bao mielin

     Sự lan truyền xung thần kinh ở eo Ranvi và tế bào thần kinh không có bao mielin