Põhiline erinevus depolarisatsiooni ja hüperpolarisatsiooni vahel seisneb selles, et depolarisatsiooni korral avanevad naatriumikanalid, mis lasevad Na+ ioonidel rakus voolata, muutes membraani potentsiaali vähem negatiivseks, samas kui hüperpolarisatsiooni korral avanevad liigsed kaaliumikanalid, lastes K+ ioonidel voolab rakust välja, muutes membraanipotentsiaali negatiivsemaks kui puhkepotentsiaal.
Aktiivpotentsiaal on režiim, mille abil neuronid saadavad elektrilisi signaale. See tekib siis, kui neuron saadab teavet mööda aksonit raku kehast eemale. Tegevuspotentsiaalil on kolm peamist etappi. Need on depolarisatsioon, repolarisatsioon ja hüperpolarisatsioon. Depolarisatsioon käivitab aktsioonipotentsiaali. Depolarisatsioon tekib siis, kui raku sisemus muutub vähem negatiivseks. Na+ kanalid avanevad ja võimaldavad Na+ ioonidel rakku siseneda, muutes selle vähem negatiivseks. Seetõttu läheb membraani potentsiaal depolarisatsioonis -70 mV-lt 0 mV-ni. Hüperpolarisatsioon tekib siis, kui raku sisemus muutub negatiivsemaks isegi algsest puhkepotentsiaalist. See tekib K+ kanalite avamise tulemusena, võimaldades rakust välja voolata rohkem K+ ioone. Hüperpolarisatsiooni korral on membraani potentsiaal vahemikus -70 mV kuni -90 mV.
Mis on depolarisatsioon?
Depolarisatsioon on protsess, mis käivitab aktsioonipotentsiaali. Depolarisatsioon suurendab membraani potentsiaali ja muudab selle vähem negatiivseks. Seejärel ületab membraani potentsiaal läviväärtuse -55 mV. Läviväärtuste juures avanevad naatriumikanalid ja lasevad naatriumioonidel rakus voolata. Naatriumioonide sissevool muudab membraani potentsiaali positiivsemaks ja ulatub kuni +40 mV-ni, põletades aktsioonipotentsiaali. Depolarisatsioon on membraanipotentsiaali tõusev faas. Üldiselt on see vahemikus -70 mV kuni +40 mV.
Joonis 01: Toimimispotentsiaal neuronis
Kui membraanipotentsiaal saavutab maksimaalse aktsioonipotentsiaali, inaktiveerivad naatriumikanalid end, peatades naatriumioonide sissevoolu. Seejärel algab repolarisatsioon ehk langemise faas. Avanevad kaaliumikanalid, mis võimaldavad kaaliumiioonidel rakust välja voolata. Lõpuks taastub membraani potentsiaal normaalsele puhkepotentsiaalile.
Mis on hüperpolarisatsioon?
Hüperpolarisatsioon on sündmus, mis muudab membraani potentsiaali puhkepotentsiaalist negatiivsemaks. See tekib liigsete kaaliumikanalite avanemise tõttu. Teisisõnu, hüperpolarisatsioon toimub seetõttu, et kaaliumikanalid jäävad avatuks veidi kauem kui vaja. See toob kaasa liigse kaaliumi väljavoolu rakust. Hüperpolarisatsiooni tõttu on membraani potentsiaal vahemikus -70 mV kuni -90 mV. Kuid mõne aja pärast kaaliumikanalid sulguvad ja membraani potentsiaal stabiliseerub puhkepotentsiaalis. Lisaks naasevad naatriumikanalid oma normaalsesse olekusse.
Millised on depolarisatsiooni ja hüperpolarisatsiooni sarnasused?
- Hüperpolarisatsioon on depolarisatsiooni vastupidine protsess.
- Mõlemad ilmnevad siis, kui membraani ioonkanalid avanevad või sulguvad.
- Need loovad astmelise potentsiaali.
Mis vahe on depolarisatsioonil ja hüperpolarisatsioonil?
Depolarisatsioon muudab membraanipotentsiaali väiksemaks, negatiivne käivitab aktsioonipotentsiaali, samas kui hüperpolarisatsioon muudab membraanipotentsiaali negatiivsemaks kui puhkepotentsiaal. Niisiis, see on peamine erinevus depolarisatsiooni ja hüperpolarisatsiooni vahel.
Allpool olev infograafik loetleb rohkem erinevusi depolarisatsiooni ja hüperpolarisatsiooni vahel.
Kokkuvõte – depolarisatsioon vs hüperpolarisatsioon
Depolarisatsioon ja hüperpolarisatsioon on membraanipotentsiaali kaks etappi. Depolarisatsiooni korral on membraanipotentsiaal vähem negatiivne, samas kui hüperpolarisatsiooni korral on membraani potentsiaal negatiivsem, isegi kui puhkepotentsiaal. Veelgi enam, depolarisatsioon toimub naatriumiioonide sissevoolu tõttu rakku, hüperpolarisatsioon aga liigse kaaliumi väljavoolu tõttu rakust. Depolarisatsiooni korral avanevad naatriumikanalid, hüperpolarisatsiooni korral jäävad kaaliumikanalid avatuks. Seega võtab see kokku erinevuse depolarisatsiooni ja hüperpolarisatsiooni vahel.
