Zobrazení zdroje stránky Akční potenciál

{{K rozšíření}}
{{Infobox - biologický proces
| název = Akční potenciál
| obrázek = Action potential.svg
| popisek = Schéma typického akčního potenciálu nervové buňky s jednotlivými fázemi.
| typ = Elektrochemický signál
| buňky = [[Neuron]]y, [[svalová buňka|svalové buňky]], některé [[endokrinní buňka|endokrinní buňky]]
| účel = Přenos informací v [[nervový systém|nervovém systému]], spuštění [[svalová kontrakce|svalové kontrakce]], uvolnění [[hormon]]ů a [[neurotransmiter]]ů
| hlavní ionty = [[Sodík]] (Na⁺), [[Draslík]] (K⁺)
| další ionty = [[Vápník]] (Ca²⁺), [[Chlorid]]y (Cl⁻)
}}

'''Akční potenciál''' je rychlá, krátkodobá a šířící se změna [[membránový potenciál|membránového potenciálu]] na membráně vzrušivých buněk, jako jsou [[neuron]]y, [[svalová buňka|svalové buňky]] nebo některé buňky [[žláza|žláz]]. Představuje základní jednotku přenosu informací v [[nervový systém|nervovém systému]]. Funguje na principu '''"všechno, nebo nic"''', což znamená, že pokud je buňka dostatečně stimulována k dosažení prahové hodnoty, vygeneruje akční potenciál vždy stejné velikosti a tvaru.

Tento elektrický signál umožňuje rychlou komunikaci na velké vzdálenosti v těle. Například v [[nerv]]ových vláknech přenáší senzorické informace z periferie do [[mozek|mozku]], motorické příkazy z mozku do [[sval]]ů a je klíčový pro všechny kognitivní procesy, jako je myšlení, paměť a vnímání.

== 📜 Historie výzkumu ==
První poznatky o "živočišné elektřině" pocházejí z konce 18. století od italského lékaře a fyzika [[Luigi Galvani|Luigiho Galvaniho]], který demonstroval, že elektrické jiskry mohou způsobit záškuby svalů mrtvé žáby. Tím položil základy [[elektrofyziologie]].

Moderní chápání akčního potenciálu je však neoddělitelně spjato se jmény britských vědců [[Alan Lloyd Hodgkin|Alana Hodgkina]] a [[Andrew Huxley|Andrewa Huxleyho]]. V polovině 20. století provedli sérii průlomových experimentů na obřím [[axon]]u [[oliheň|olihně]], který je dostatečně velký pro zavedení elektrod. Pomocí techniky zvané "voltage clamp" (napěťový zámek) byli schopni měřit a manipulovat toky [[ion]]tů přes membránu. Na základě svých měření vytvořili matematický model, který přesně popisoval, jak změny v propustnosti membrány pro ionty [[sodík]]u (Na⁺) a [[draslík]]u (K⁺) vedou ke vzniku a šíření akčního potenciálu. Za tuto práci obdrželi v roce [[1963]] [[Nobelova cena za fyziologii nebo lékařství|Nobelovu cenu za fyziologii nebo lékařství]].

== ⚙️ Fáze akčního potenciálu ==
Typický akční potenciál v neuronu lze rozdělit do několika klíčových fází, které jsou řízeny otevíráním a zavíráním napěťově řízených [[iontový kanál|iontových kanálů]].

=== 1. Klidový membránový potenciál ===
V klidovém stavu je vnitřek [[buňka|buňky]] záporně nabitý ve srovnání s vnějškem. Tento rozdíl, zvaný [[klidový membránový potenciál]], se obvykle pohybuje kolem -70 [[milivolt]]ů (mV). Je udržován především [[sodíko-draslíková pumpa|sodíko-draslíkovou pumpou]] (Na⁺/K⁺-ATPáza), která aktivně čerpá tři sodné ionty ven z buňky výměnou za dva draselné ionty dovnitř. Membrána je v klidu také mnohem propustnější pro K⁺ ionty než pro Na⁺ ionty díky neustále otevřeným draslíkovým "únikovým" kanálům.

=== 2. Depolarizace (Vzestupná fáze) ===
Akční potenciál je spuštěn, když [[stimul]] (např. signál z jiného neuronu) způsobí, že membránový potenciál dosáhne prahové hodnoty (typicky kolem -55 mV). Při dosažení tohoto prahu se masivně a rychle otevírají napěťově řízené sodíkové kanály. Protože koncentrace Na⁺ iontů je mnohem vyšší vně buňky, sodné ionty se rychle hrnou dovnitř po svém elektrochemickém gradientu. Tento příliv kladných nábojů způsobí rychlou změnu polarity membrány – vnitřek se stává kladným. Tento proces se nazývá '''depolarizace''' a potenciál dosáhne vrcholu kolem +30 až +40 mV.

=== 3. Repolarizace (Sestupná fáze) ===
Na vrcholu akčního potenciálu dochází ke dvěma klíčovým událostem:
# Napěťově řízené sodíkové kanály se inaktivují (uzavřou a dočasně se nemohou znovu otevřít).
# Napěťově řízené draslíkové kanály, které se začaly otevírat pomaleji během depolarizace, jsou nyní plně otevřené.

Otevření draslíkových kanálů umožní masivní odliv kladně nabitých K⁺ iontů z buňky ven, což způsobí návrat membránového potenciálu zpět k záporným hodnotám. Tento proces se nazývá '''repolarizace'''.

=== 4. Hyperpolarizace (Následný potenciál) ===
Napěťově řízené draslíkové kanály se zavírají poměrně pomalu. To vede k tomu, že membránový potenciál dočasně klesne pod úroveň klidového potenciálu (např. na -80 mV). Tento stav se nazývá '''hyperpolarizace''' neboli následný potenciál. Během této doby je pro buňku těžší vygenerovat další akční potenciál. Nakonec se draslíkové kanály uzavřou a sodíko-draslíková pumpa obnoví původní klidový membránový potenciál.

== 🧠 Vlastnosti a principy ==
Akční potenciál má několik charakteristických vlastností, které jsou zásadní pro jeho funkci.

=== Princip "všechno, nebo nic" ===
Tento princip (anglicky ''all-or-none principle'') znamená, že pokud depolarizující stimul nedosáhne prahové hodnoty, akční potenciál nevznikne vůbec. Pokud však práh překročen je, vznikne akční potenciál vždy se stejnou [[amplituda|amplitudou]] a trváním, bez ohledu na sílu nadprahového stimulu. Informace o síle podnětu není kódována velikostí akčního potenciálu, ale jeho [[frekvence|frekvencí]] (počtem akčních potenciálů za časovou jednotku). Silnější podnět vyvolá vyšší frekvenci akčních potenciálů.

=== Refrakterní perioda ===
Po vygenerování akčního potenciálu je buňka po krátkou dobu necitlivá k další stimulaci. Toto období se nazývá refrakterní perioda a dělí se na dvě části:
* '''Absolutní refrakterní perioda:''' Během depolarizace a většiny repolarizace jsou sodíkové kanály buď již otevřené, nebo inaktivované. V tomto stavu nemůže být vyvolán žádný další akční potenciál, bez ohledu na sílu stimulu. Tato perioda zajišťuje jednosměrné šíření signálu a omezuje maximální frekvenci pálení neuronu.
* '''Relativní refrakterní perioda:''' Během hyperpolarizace jsou sodíkové kanály již schopné se znovu otevřít, ale membrána je více negativní než v klidu. K dosažení prahové hodnoty je proto zapotřebí silnějšího stimulu než obvykle.

=== Šíření akčního potenciálu ===
Jakmile akční potenciál vznikne na jednom místě (typicky na [[axonový hrbolek|axonovém hrbolku]] neuronu), šíří se po celé délce [[axon]]u bez zeslabení. Příliv Na⁺ iontů v jednom místě depolarizuje sousední oblast membrány na prahovou hodnotu, což tam spustí nový akční potenciál. Tento proces se opakuje jako domino. Rychlost šíření závisí na dvou faktorech:
* '''Průměr axonu:''' Širší axony mají menší vnitřní odpor a vedou signál rychleji.
* '''Myelinizace:''' Mnoho axonů u obratlovců je obaleno [[myelinová pochva|myelinovou pochvou]], která funguje jako elektrický [[izolant]]. Myelin je přerušován v pravidelných intervalech tzv. [[Ranvierův zářez|Ranvierovými zářezy]]. Akční potenciál "přeskakuje" z jednoho zářezu na druhý, což se nazývá '''saltatorní (skokové) vedení'''. Toto vedení je mnohonásobně rychlejší než kontinuální šíření v nemyelinizovaných vláknech.

== 🔬 Typy akčních potenciálů ==
Ačkoliv výše popsaný model je typický pro neuron, existují i jiné formy akčních potenciálů. Například buňky [[srdeční svalovina|srdečního svalu]] mají mnohem delší akční potenciál s charakteristickou fází "plató". Tato fáze je způsobena pomalým přílivem [[vápník|vápenatých]] iontů (Ca²⁺) do buňky a je klíčová pro zajištění dostatečně dlouhé [[svalová kontrakce|kontrakce]] [[srdce]] a zabránění příliš rychlému opakování stahů ([[arytmie]]).

== 💊 Farmakologické ovlivnění ==
Funkce iontových kanálů je cílem mnoha [[jed|jedů]] a [[lék|léků]].
* '''[[Tetrodotoxin]] (TTX):''' Silný neurotoxin nacházející se v rybách čtverzubcích ([[fugu]]). Blokuje napěťově řízené sodíkové kanály, čímž znemožňuje vznik akčních potenciálů, což vede k paralýze a smrti.
* '''[[Lidokain]] a další lokální [[anestetikum|anestetika]]:''' Tyto látky reverzibilně blokují sodíkové kanály v senzorických neuronech. Tím brání přenosu signálů o [[bolest]]i z místa aplikace do mozku.
* '''Dendrotoxiny:''' Jedy hadů z rodu [[mamba]]. Blokují napěťově řízené draslíkové kanály, což prodlužuje repolarizaci a vede k nadměrnému uvolňování [[neurotransmiter]]ů, způsobující křeče.

== 💡 Pro laiky ==
Představte si akční potenciál jako vlnu, kterou dělají diváci na stadionu (tzv. "mexická vlna").
* '''Klidový stav:''' Všichni diváci sedí na svých místech.
* '''Stimul:''' Někdo v jedné sekci se rozhodne začít vlnu.
* '''Prahová hodnota:''' Musí se zvednout dostatečný počet lidí, aby se ostatní vedle nich přidali. Pokud se zvedne jen jeden člověk, vlna nevznikne.
* '''Princip "všechno, nebo nic":''' Jakmile se vlna spustí, šíří se po celém stadionu vždy stejným způsobem – lidé vstanou a zase si sednou. Nezáleží na tom, jak "nadšeně" první skupina vstala.
* '''Šíření:''' Vstávající lidé (depolarizace) inspirují sousedy, aby také vstali. Lidé, kteří si sedají (repolarizace), se už znovu nepřidají, dokud vlna nepřejde.
* '''Refrakterní perioda:''' Chvíli trvá, než si člověk sedne a je připraven vstát znovu. Během této doby nemůže být součástí nové vlny.

V těle je tato "vlna" elektrickým impulsem, který se šíří po nervovém vlákně a přenáší zprávy – například z vašeho prstu, který se dotkl horkého předmětu, do mozku, který vydá povel "ucukni!".

{{DEFAULTSORT:Akcni potencial}}
{{Aktualizováno|datum=12.12.2025}}
[[Kategorie:Neurofyziologie]]
[[Kategorie:Fyziologie]]
[[Kategorie:Buněčná biologie]]
[[Kategorie:Bioelektřina]]
[[Kategorie:Vytvořeno Gemini 2.5 Pro]]