Marcin Błaszczyk Biologia I genetyka

2.2.2. Funkcjonowanie tkanki nerwowej 
Działanie wszystkich tkanek i narządów z nich zbudowanych musi być 
regulowane w zależności od potrzeb. Tę nadrzędną funkcję u organizmów 
wyższych spełnia układ nerwowy. Koordynuje on funkcje wszystkich 
pozostałych układów, odbierając z receptorów informacje o ich stanie 
oraz informacje spoza organizmu, analizuje je i na ich podstawie rozsyła 
instrukcje do efektorów (zwykle gruczołów wewnątrzwydalniczych, 
zewnątrzwydzielniczych oraz mięśni).
Tkanka nerwowa realizuje funkcje przekazywania i analizy informacji 
dzięki wyspecjalizowanym procesom fizjologicznym, związanym 
z przewodzeniem impulsów elektrycznych. 
Tkankę nerwową i mięśniową spośród innych tkanek wyróżnia silna 
polaryzacja błon komórkowych. Zarówno środowisko wewnątrzkomórkowe, 
jak i zewnątrzkomórkowe stanowią, mówiąc ogólnie, roztwory elektrolitów, 
związki chemiczne, które uległy dysocjacji elektrolitycznej w wodzie. 
Jeśli w różnych obszarach występują inne stężenia jonów dodatnich lub 
ujemnych – powstaje różnica potencjałów elektrycznych. Taka właśnie 
sytuacja ma miejsce w tkankach pobudliwych – nerwowej i mięśniowej. 
2.2.2.1. Potencjał spoczynkowy tkanki nerwowej 
W stanie spoczynku w komórce nerwowej występuje duża różnica 
stężeń pomiędzy środowiskiem wewnątrz- i zewnątrzkomórkowym. 
Wewnątrz komórki znajduje się nawet kilkadziesiąt (30x) razy większe 
stężenie kationów potasowych (K
+
) niż na zewnątrz, z kolei na zewnątrz – 
kilka razy więcej kationów sodowych (Na
+
). Wewnątrz komórki jest 
również duża ilość anionów organicznych (A
-
). Są to najczęściej 
wysokocząsteczkowe polianiony, które nie mogą – ze względu na 

---

50 
rozmiary – opuścić komórki. Nadają one wnętrzu komórki silnie ujemny 
potencjał, rzędu -60 do -95 mV (w zależności od rodzaju tkanki). 
Największymi siłami działającymi na wyżej wymienione jony są: siła 
gradientu elektrycznego i siła gradientu stężeń. Kierunek ich działania 
może być różny dla różnych jonów. Na przykład kation potasowy 
znajdujący się na zewnątrz komórki – ze względu na gradient stężeń ma 
tendencję do pozostawania na zewnątrz (wewnątrz jest bardzo dużo K
+
), 
ale ze względu na gradient elektryczny – jest do wnętrza komórki 
przyciągany. Podobnie można przeanalizować działanie tych sił dla 
innych jonów oraz innych ich lokalizacji.
Biorąc pod uwagę kierunek działania tych sił, można się domyślać, że 
będą one dążyły do ustalenia równowagi: wyrównania stężeń jonów po 
obu stronach błony komórkowej, z uwzględnieniem masywnych anionów, 
które muszą pozostać w komórce. Jednak do takiego wyrównania 
w żywych komórkach pobudliwych nie dochodzi. Odpowiadają za to 
głównie dwa czynniki. Pierwszym z nich, jest selektywna przepuszczalność 
błony plazmatycznej. Znajdują się w niej specyficzne kanały jonowe dla 
określonych prądów jonowych, jednak są one zamknięte. Natomiast 
dyfuzja jonów przez błonę pomiędzy kanałami jest bardzo utrudniona. 
Drugim, aktywnym mechanizmem utrzymującym potencjał spoczynkowy 
jest działanie transportującej ATP-azy zależnej od sodu (zwanej pompą 
sodowo-potasową lub raczej sodową – ze względu na jej specyficzność 
dla sodu, ale nie potasu). Jest ona białkowym układem enzymatycznym, 
zdolnym do hydrolizy ATP po przyłączeniu 3 kationów sodu wewnątrz 
komórki. Pompa ulega wtedy fosforylacji, co prowadzi do zmiany jej 
struktury przestrzennej w taki sposób, że kationy sodowe trafiają na 
zewnętrzną powierzchnię błony komórkowej. W tym środowisku pompa 
traci powinowactwo do kationów sodowych, które od niej oddysocjowują. 
Wtedy przyłączają się do niej dwa kationy jednowartościowe (w praktyce 
są to kationy potasowe). Powoduje to defosforylację pompy i odwrócenie 
wcześniejszych zmian strukturalnych; kationy potasowe trafiają do 
wnętrza komórki, gdzie są uwalniane. W ten sposób kationy sodowe są 
przenoszone na zewnątrz komórki, a potasowe do wnętrza – wbrew 
gradientowi stężeń, z udziałem energii pochodzącej z hydrolizy ATP. 
W niektórych komórkach pobudliwych nie ma typowego potencjału 
spoczynkowego. Na przykład, w komórkach układu rozrusznikowego 
serca zamiast stabilnego stanu spolaryzowania – odbywa się ciągła 
powolna spoczynkowa depolaryzacja: przemieszczanie się kationów 
sodowych i wapniowych do wnętrza komórki przeważa nad wydosta-

---

51 
waniem się kationów potasowych, co powoduje dojście do potencjału 
progowego i regularne generowanie potencjałów czynnościowych.