Các Siêu phân cực là một quá trình sinh học trong đó sức căng của màng tăng lên và vượt quá giá trị nghỉ. Cơ chế này rất quan trọng đối với chức năng của các tế bào cơ, thần kinh và cảm giác trong cơ thể con người. Nó cho phép cơ thể kích hoạt và kiểm soát các hành động như cử động cơ hoặc thị lực.
Siêu phân cực là gì?
Các tế bào trong cơ thể con người được bao bọc bởi một lớp màng. Nó còn được gọi là màng sinh chất và bao gồm một lớp kép lipid. Nó ngăn cách khu vực nội bào, tế bào chất, với khu vực xung quanh.
Sức căng màng của các tế bào trong cơ thể con người, chẳng hạn như cơ, tế bào thần kinh hoặc tế bào cảm giác trong mắt, có điện thế nghỉ khi nghỉ ngơi. Sức căng màng này phát sinh do thực tế là có một điện tích âm bên trong tế bào và ở khu vực ngoại bào, tức là bên ngoài tế bào mang điện tích dương.
Giá trị của điện thế nghỉ khác nhau tùy thuộc vào loại tế bào. Nếu điện thế nghỉ của điện thế màng bị vượt quá thì xảy ra hiện tượng siêu phân cực của màng. Điều này làm cho điện thế màng âm hơn so với điện thế nghỉ, tức là điện tích bên trong tế bào càng âm hơn.
Điều này thường diễn ra sau khi mở hoặc đóng các kênh ion trong màng. Các kênh ion này là các kênh kali, canxi, clorua và natri hoạt động phụ thuộc vào điện áp.
Sự tăng phân cực xảy ra do các kênh kali phụ thuộc vào điện thế cần một thời gian nhất định để đóng lại sau khi điện thế nghỉ bị vượt quá. Chúng vận chuyển các ion kali mang điện tích dương vào khu vực ngoại bào. Điều này nhanh chóng dẫn đến một điện tích âm hơn bên trong tế bào, siêu phân cực.
Chức năng & nhiệm vụ
Sự siêu phân cực của màng tế bào là một phần của cái gọi là điện thế hoạt động. Điều này bao gồm các giai đoạn khác nhau. Giai đoạn đầu tiên là sự vượt quá ngưỡng điện thế của màng tế bào, sau đó là sự khử cực, có một điện tích dương hơn bên trong tế bào. Sau đó, điều này dẫn đến tái phân cực, có nghĩa là điện thế nghỉ lại đạt được. Sau đó, quá trình siêu phân cực diễn ra trước khi tế bào đạt đến điện thế nghỉ một lần nữa.
Quá trình này được sử dụng để chuyển tiếp tín hiệu. Tế bào thần kinh hình thành điện thế hoạt động trong khu vực của sợi trục sau khi chúng nhận được tín hiệu. Điều này sau đó được truyền dọc theo sợi trục dưới dạng điện thế hoạt động.
Các khớp thần kinh của tế bào thần kinh sau đó truyền tín hiệu đến tế bào thần kinh tiếp theo dưới dạng chất dẫn truyền thần kinh. Chúng có thể có tác dụng kích hoạt hoặc cũng có thể có tác dụng ức chế. Quá trình này rất cần thiết trong việc truyền tín hiệu, ví dụ như trong não.
Nhìn thấy được thực hiện theo một cách tương tự. Các tế bào trong mắt, cái gọi là tế bào hình que và tế bào hình nón, nhận tín hiệu từ kích thích ánh sáng bên ngoài. Điều này dẫn đến sự hình thành của điện thế hoạt động và kích thích được truyền đến não. Điều thú vị là sự phát triển kích thích không diễn ra thông qua quá trình khử cực, như trường hợp của các tế bào thần kinh khác.
Ở vị trí nghỉ, tế bào thần kinh có điện thế màng là -65mV, trong khi tế bào thị giác có điện thế màng -40mV ở điện thế nghỉ. Chúng có tiềm năng màng tích cực hơn các tế bào thần kinh ngay cả khi chúng ở trạng thái nghỉ ngơi. Trong tế bào thị giác, kích thích được phát triển thông qua quá trình siêu phân cực. Kết quả là, các tế bào thị giác giải phóng ít chất dẫn truyền thần kinh hơn và các tế bào thần kinh hạ nguồn có thể xác định cường độ tín hiệu ánh sáng dựa trên sự giảm chất dẫn truyền thần kinh. Tín hiệu này sau đó được xử lý và đánh giá trong não.
Sự tăng phân cực gây ra điện thế ức chế sau synap (IPSP) trong trường hợp thị lực hoặc trong một số tế bào thần kinh nhất định. Ngược lại, các tế bào thần kinh thường kích hoạt các điện thế sau synap (APSP).
Một chức năng quan trọng khác của siêu phân cực là nó ngăn không cho tế bào tái kích hoạt điện thế hoạt động quá nhanh dựa trên các tín hiệu khác. Vì vậy, nó tạm thời ức chế việc tạo ra các kích thích trong tế bào thần kinh.
Bệnh tật & ốm đau
Các tế bào tim và cơ có kênh HCN. HCN là viết tắt của các kênh cation nucleotide chu kỳ được kích hoạt siêu phân cực. Đây là các kênh cation được điều chỉnh bởi sự siêu phân cực của tế bào. 4 dạng kênh HCN này được biết đến ở người. Chúng được gọi là HCN-1 đến HCN-4. Chúng có liên quan đến việc điều hòa nhịp tim và hoạt động của các tế bào thần kinh tự kích hoạt. Trong tế bào thần kinh, chúng chống lại sự tăng phân cực để tế bào có thể đạt đến điện thế nghỉ nhanh hơn. Vì vậy, họ rút ngắn cái gọi là giai đoạn chịu lửa, mô tả giai đoạn sau khi khử cực. Mặt khác, trong tế bào tim, chúng điều hòa sự khử cực tâm trương, được tạo ra ở nút xoang của tim.
Trong các nghiên cứu với chuột, việc mất HCN-1 đã được chứng minh là tạo ra một khiếm khuyết về vận động. Sự thiếu vắng HCN-2 dẫn đến tổn thương thần kinh và tim và mất HCN-4 dẫn đến cái chết của động vật. Người ta đã suy đoán rằng những kênh này có thể liên quan đến chứng động kinh ở người.
Ngoài ra, các đột biến ở dạng HCN-4 được biết là dẫn đến rối loạn nhịp tim ở người. Điều này có nghĩa là một số đột biến nhất định của kênh HCN-4 có thể dẫn đến rối loạn nhịp tim.Do đó, các kênh HCN cũng là mục tiêu của các liệu pháp y tế cho chứng rối loạn nhịp tim, nhưng cũng cho các khuyết tật thần kinh trong đó sự tăng phân cực của tế bào thần kinh kéo dài quá lâu.
Bệnh nhân rối loạn nhịp tim có thể bắt nguồn từ sự cố của kênh HCN-4 được điều trị bằng thuốc ức chế cụ thể. Tuy nhiên, cần phải lưu ý rằng hầu hết các liệu pháp liên quan đến các kênh HCN vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm và do đó con người vẫn chưa thể tiếp cận được.
.jpg)
