Bài 29: Điện thế hoạt động và sự lan truyền xung thần kinh

1. 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 1: 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:
• Giai đoạn mất phân cực: -70mV → 0
  • Khi bị kích thích, tính thấm của màng đối với các ion thay đổi, màng chuyển từ trạng thái nghỉ sang trạng thái hoạt động → gây nên sự khử cực (cửa Na+ mở, 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, 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.

• Khi tế bào thần kinh bị kích thích → xuất hiện điện thế hoạt động. 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 2: 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.
  • Xung thần kinh không chạy trên sợi trục nó chỉ kích thích vùng màng kế tiếp ở phía trước→ thay đổi tính thấm của màng ở vùng này→ xuất hiện xung thần kinh tiếp theo, cứ tiếp tục như vậy trên suốt dọc sợi trục.
  • Xung thần kinh chỉ gây lên sự thay đổi tính thấm ở vùng màng phía trước, còn ở phía sau nơi điện động vừa sinh ra, màng đang ở giai đoạn trơ tuyệt đối, nên không tiếp nhận kích thích do điện động vừa hình thành ở phía trước gây nên → điện thế không truyền ngược lại vùng nó vừa đi qua.
• Kích thích ở giữa sợi trục thì xung thần kinh truyền theo cả 2 chiều kể từ điểm xuất phát.
• 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 3: Tế bào thần kinh không có bao mielin và 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. 

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

1. 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 1: 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:
• Giai đoạn mất phân cực: -70mV → 0
  • Khi bị kích thích, tính thấm của màng đối với các ion thay đổi, màng chuyển từ trạng thái nghỉ sang trạng thái hoạt động → gây nên sự khử cực (cửa Na+ mở, 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, 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.

• Khi tế bào thần kinh bị kích thích → xuất hiện điện thế hoạt động. 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 2: 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.
  • Xung thần kinh không chạy trên sợi trục nó chỉ kích thích vùng màng kế tiếp ở phía trước→ thay đổi tính thấm của màng ở vùng này→ xuất hiện xung thần kinh tiếp theo, cứ tiếp tục như vậy trên suốt dọc sợi trục.
  • Xung thần kinh chỉ gây lên sự thay đổi tính thấm ở vùng màng phía trước, còn ở phía sau nơi điện động vừa sinh ra, màng đang ở giai đoạn trơ tuyệt đối, nên không tiếp nhận kích thích do điện động vừa hình thành ở phía trước gây nên → điện thế không truyền ngược lại vùng nó vừa đi qua.
• Kích thích ở giữa sợi trục thì xung thần kinh truyền theo cả 2 chiều kể từ điểm xuất phát.
• 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 3: Tế bào thần kinh không có bao mielin và 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. 

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