I. Khái niệm điện thế nghỉ
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 nghỉ đo được khi tế bào ở trạng thái nghỉ ngơi (tế bào không bị kích thích)
II. 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 đã duy trì sự khác nhau đó.
Hình 2. Cơ chế hình thành điện thế nghỉ
III. 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.
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.
IV. Sự lan truyền xung thần kinh trong hệ thần kinh
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
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.
+ Nếu 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
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.
So sánh sự lan truyền xung thần kinh trên sợi có bao miêlin và không có bao miêlin
