📚 محتويات المقال
كيف ينتقل السيال العصبي؟
الحالة الرابعة هي عودة الخلية الي حالتها الاصلية
شرح وتحليل المراحل:
بعد دخول أيونات الصوديوم (Na⁺) إلى داخل الخلية وارتفاع الجهد، تبدأ قنوات البوتاسيوم (K⁺) بالعمل.
تخرج أيونات البوتاسيوم من داخل الخلية إلى الخارج، مما يعيد فرق الجهد إلى وضعه الطبيعي (سالب داخل الخلية).
يظهر في الصورة خروج أيونات K⁺ (الممثلة باللون الأخضر).
مرحلة زوال الاستقطاب (Depolarization):
عند تنبيه الخلية، تفتح قنوات الصوديوم (Na⁺) ويدخل Na⁺ بكميات كبيرة إلى داخل الخلية.
هذا يؤدي إلى انقلاب فرق الجهد (أصبح داخل الخلية موجبًا مقارنة بالخارج).
في الرسم، ترى تدفق Na⁺ (باللون الأحمر) من الخارج إلى الداخل.
مرحلة إزالة الاستقطاب (Hyperpolarization):
في نهاية الجهد العصبي، قد تخرج كمية زائدة من K⁺، مما يجعل الجهد أكثر سلبية من وضع الراحة.
تُغلق القنوات تدريجيًا وتبدأ الخلية بالعودة لحالة الراحة.
الخلاصة:
الصورة توضح المراحل الكهربائية في حياة السيال العصبي وتشرح دور الأيونات والبروتينات الناقلة في تكوين الجهد الكهربائي في العصبون. هذا الرسم يُستخدم عادة في مناهج الأحياء أو العلوم لفهم آلية نقل السيال العصبي عبر غشاء الخلية العصبية.
حالة الراحة: الغشاء في حالة استقطاب (سالب داخليًا). مضخة Na⁺/K⁺ تعمل للحفاظ على فرق الجهد.زوال الاستقطاب:دخول Na⁺ يسبب انقلاب الجهد داخل الخلية.يتم إنتاج السيال العصبي.
إعادة الاستقطاب:خروج K⁺ يعيد الجهد إلى حالته السالبة.
فرط الاستقطاب:خروج زائد لـ K⁺ يجعل الجهد أكثر سلبية من الطبيعي مؤقتًا.
استعادة التوازن:مضخة Na⁺/K⁺ تسترجع التوزيع الأصلي للأيونات.
المراحل الزمنية لجهد الفعل
التحفيز: بداية التغير، حيث يُفتح عدد من قنوات الصوديوم استجابةً لمنبه.
إزالة الاستقطاب: دخول Na⁺ يؤدي إلى تغير الجهد نحو الموجب.
تجاوز الحد: النقطة التي يصبح فيها التحفيز كافيًا لانطلاق جهد الفعل.
إعادة الاستقطاب: خروج K⁺ يعيد الجهد نحو السالب.
فرط الاستقطاب: الجهد يصبح أكثر سلبية من جهد الراحة مؤقتًا
 |
| السيال العصبي خلال انتقاله في خلية عصبية |
الجهود و التفسير الفيزيائي لخلية عصبية مستقطبة
عدد مراحل جهد الفعالية (العمل) في فترة زمنية ما بين 1 msو 2ms ؟مرحلة زوال الاستقطاب انتقال جهد غشاء الخلية من -65 مللي فولت الى +30 مللي فولت نتيجة فتح قنوات الصوديوم ودخول أيونات الصوديوم من البيئة الخارجية إلى داخل الليف العصبي.
هى عملية فقد غشاء الليفـة العصبيـة لاستقطابـه في بقعــة ما عند حدوث إثارة لهــذه البقعـــــة .
عند تعرض الخلية العصبية لمثير مناسب ( يولد جهد مقداره { + 110 مللي فولت } ) تتغير نفاذية غشاء الخلية العصبية للايونات مما يؤدي إلى أن :
تندفع كميات كبيرة من الصوديوم إلى داخل الخلية العصبية ، تندفع كميات قليلة من البوتاسيوم للخارج .
كمية الشحنات الموجبة التي تدخل الخلية تكفي لمعادلة الشحنات السالبة ، فيصبح الخارج سالب مقارنة بالداخل الذي يصبح موجب ، و يصبح فرق الجهد ( + 40 مللي فولت ) .
 |
| مخطط يوضِّح إزالة استقطاب غشاء الخلية العصبية وحركة الأيونات بين الحيز الخارجي المحيط بالخلية العصبية والسيتوبلازم. |
قنوات الأيونات المبوبة بفرق الجهد هي تلك التي تُفتَح وتُغلَق استجابة للتغيُّرات في جهد الغشاء للخلية، ونتيجةً لذلك، تسمح بتدفُّق الأيونات عبر الغشاء.
تخضع الاِثارة العصبية لقانون " الكل أو اللاشىء
ينطبق أيضا على العضلات وينص على أنه ليتولد سيال عصبى يجب أن يكون المؤثر قوى لاِثارة العصب ( أى يكون قادر على رفع جهد الفاعلية من -70 اِلى + 110 ملى فولت ) مع العلم بأن الزيادة الكبيرة فى قوة المؤثر لن تزيد من قوة الاِستجابة .الاثارة للغشاء العصبي وإزالة الاستقطاب
يحفِّز تنشيط هذه المستقبلات فتح قنوات Na+ المبوبة بفرق الجهد التي أغلقت من قبل، وهو ما يجعل الغشاء أكثر نفاذية لـ Na+ حيث تنتشر Na+ إلى داخل سيتوبلازم الخلية العصبية؛ لأنه يكون أقل تركيزًا منه في الحيز الخارجي المحيط بالخلية نتيجةً لعمل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم والتركيز الزائد لـ Na+ يجعل سيتوبلازم الخلية العصبية أقل في الشحنة السالبة مع الزيادة الإيجابية فى جهد الغشاء فتسبِّب فتح المزيد من قنوات Na+ المبوبة بفرق الجهد.
وهذا يعني أن Na+ ينتشر داخل الخلية العصبية بمعدل أسرع، ويستمر حتى تصل قيمة جهد الغشاء إلى +40 mV تقريبًا.
إزالة الاستقطاب تغيُّر في جهد الغشاء عند نقطة ما على الخلية العصبية من سالب إلى موجب.
 |
| مخطط يوضِّح إعادة استقطاب غشاء الخلية العصبية. |
مرحلة عودة الاستقطاب هو تغيُّر في جهد الغشاء عند نقطة ما على الخلية العصبية من موجب إلى سالب مرة أخرى.
وعندما يصل جهد الغشاء إلى موجب 40 mV، تُغلَق قنوات Na+ المبوبة بفرق الجهد وتُفتح قنوات K+ المبوبة بفرق الجهد بحيث لا يُعَد Na+ قادرًا على دخول الخلية العصبية.
ويكون تركيز K+ أعلى في سيتوبلازم الخلية العصبية من تركيزه في الحيز المحيط بها نتيجة لعمل مضخة البوتاسيوم والصوديوم؛ وبذلك يمكن الآن أن ينتشر K+ للخارج.
وهذا يقلِّل من جهد الغشاء، ويصبح سيتوبلازم الخلية العصبية مرةً أخرى أقل شحنة موجبة من الحيز الخارجي المحيط بالخلية.
 |
| اعادة الاستقطاب في الخلية العصبية و توضح أهمية نقل مضخة الصوديوم والبوتاسيوم لأيونات الصوديوم والبوتاسيوم |
مرحلة فرط الاستقطاب
موجات الاثارة خلال الالياف العصبية
انتقال السيال العصبي خلال الألياف العصبية يعمل إزالة الاستقطاب كمنبه للمنطقة المجاورة من العصب فيحدث فيها تغيرات تشبه تماما التي ذكرت عند تنبيه الخلية العصبية لاول مرة , أي أن السيال العصبي ينتقل على هيئة موجات من إزالة الاستقطاب ثم عودته ثم إزالته وهكذا على طول الليفة العصبيةمرحلة العودة إلى تثبيت حالة الاستقطاب في مرحلة الراحة
و ذلك بسبب قيام مضخات الصوديوم ــ البوتاسيوم النشطة بإرجاع تراكيز أيونات الصوديوم والبوتاسيوم إلى نسبها الاصلية في خلال مرحلة الراحة من سالب 65 الي سالب 70 مللي فولت.بمجرد أن يزول تأثير المنبه يفقد الغشاء الخارجي للخلية العصبية نفاذيته لأيونات الصوديوم وتزيد نفاذيته لأيونات البوتاسيوم , أي يعود الغشاء العصبي إلى نفاذيته السابقة قبل التنبيه أي وقت الراحة.
يؤدى ذلك إلى التوزيع الايونى غير المتكافئ على جانبي الغشاء إلى ما كانت عليه وقت الراحة أي عودة الاستقطاب , وتعرف ظاهرة اللااستقطاب (زوال الاستقطاب من –70 مللى فولت إلى +40 مللى فولت ) ومن ثم العودة إلى ( -70 مللى فولت ) بجهد الفعالية ,
جهد الفعالية (العمل): انعكاس الشحنة الكهربائية عبر غشاء الخلية ومن ثم استعادة غشاء الخلية لوضعه السابق اي حالة جهد الراحة و علميا هو تغير فرق الجهد من سالب 70 ملى فولت ( فى حالة الاِستقطاب ) اِلى موجب 40 ملى فولت ( فى حالة اللااِستقطاب بدخول أيونات الصوديوم ) ومن ثم العودة اِلى سالب 70ملى فولت فى حالة اللا إستقطاب بخروج أيونات البوتاسيوم.
 |
| مراحل انتقال السيال العصبي |
فترة الجموح
هى فترة وجيزة تلي مباشرةً جهد الفعالية، تأتى بعد الاِثارة يبقى فيها العصب فترة زمنية معينة تتراوح بين 0.001 : 0.003 من الثانية و التي لا يمكن أن يتولَّد خلالها المزيد من جهود الفعالية؛ لأن قنوات Na+ المبوبة بفرق الجهد تظل مغلقة حيث لا يستجيب لأى مؤثر مهما كانت قوته ولا تستجيب خلالها الخلية العصبية لمزيد من التحفيز وتسمى أحيانا بفترة الامتناع وفى هذه الفترة يستعيد الغشاء الخلوى خواصه الفسيولوجية حتى يمكنه نقل سيال عصبى آخر و لا ينقل أي سيال عصبي خلالها.فترة الامتناع ( الجموح ) تتطلب طاقة ( ATP ) .
لأن غشاء الخلية يجبر أيونات الصوديوم للخروج إلى خارج غشاء الخلية العصبية ودخول أيونات البوتاسيوم ليستعيد غشاء الخلية العصبية خواصه الفسيولوجية التي كان عليها أثناء الراحة استعداداً لاستقبال سيال عصبي جديد ( أي لا تستقبل الخلية أي مثير جديد خلال هذه الفترة ) .التأثيرات الخارجية على جهد الفعل
العامل الخارجي | التأثير |
السموم العصبية | تعطل القنوات الأيونية أو تؤثر على نفاذية الغشاء. |
TTX تترودوتوكسين | يمنع قنوات Na⁺ ويوقف جهد الفعل تمامًا. |
الاسئلة
🟦 أولًا: أسئلة اختيار من متعدد (10 أسئلة)
أي الأيونات تتركز بشكل أكبر داخل الخلية العصبية في حالة الراحة؟أ. Na⁺
ب. K⁺
ج. Cl⁻
د. Ca²⁺
الإجابة: ب
ماذا يحدث في مرحلة زوال الاستقطاب؟أ. خروج Na⁺ من الخلية
ب. دخول K⁺ للخلية
ج. دخول Na⁺ إلى الخلية
د. خروج Ca²⁺
الإجابة: ج
عدد الأيونات التي تُضخ إلى خارج الخلية بواسطة مضخة Na⁺/K⁺ هو:أ. 2 Na⁺
ب. 3 K⁺
ج. 3 Na⁺
د. 2 Ca²⁺
الإجابة: ج
ما الذي يسبب إعادة الاستقطاب؟أ. فتح قنوات Na⁺
ب. إغلاق قنوات K⁺
ج. دخول Ca²⁺
د. خروج K⁺
الإجابة: د
الجهد داخل الخلية العصبية في حالة الراحة يساوي تقريبًا:أ. 0 mV
ب. +30 mV
ج. -70 mV
د. -30 mV
الإجابة: ج
أي من التالي يمثل مرحلة فرط الاستقطاب؟
أ. دخول Na⁺ بشكل مفرط
ب. خروج K⁺ بشكل زائد
ج. إغلاق جميع القنوات
د. عمل الإنزيمات
الإجابة: ب
ما وظيفة مضخة الصوديوم والبوتاسيوم؟أ. تنظيم دخول Na⁺ فقط
ب. الحفاظ على تركيز الأيونات داخل الخلية
ج. منع دخول Ca²⁺
د. فتح القنوات الأيونية
الإجابة: ب
الترتيب الصحيح للمراحل هو:أ. راحة → إعادة استقطاب → زوال استقطاب → فرط استقطاب
ب. زوال استقطاب → إعادة استقطاب → فرط استقطاب → راحة
ج. راحة → زوال استقطاب → إعادة استقطاب → فرط استقطاب
د. إعادة استقطاب → راحة → فرط استقطاب
الإجابة: ج
في حالة الراحة، أي القنوات تكون مغلقة؟أ. قنوات Na⁺
ب. قنوات K⁺
ج. القنوات الكالسيومية
د. جميع ما سبق
الإجابة: أ
ما الذي يحدد اتجاه حركة الأيونات؟أ. حجم الجزيء
ب. تركيز الأيونات والجهد الكهربائي
ج. درجة الحرارة
د. مستوى الطاقة في الخلية
الإجابة: ب
🟩 ثانيًا: أسئلة صواب / خطأ (10 أسئلة)
في مرحلة إعادة الاستقطاب، تدخل أيونات Na⁺ إلى داخل الخلية.
خطأفرق الجهد في حالة الراحة يكون سالبًا داخل الخلية.
صوابتعمل مضخة الصوديوم-بوتاسيوم دون استخدام طاقة.
خطأزوال الاستقطاب يعني أن الجهد داخل الخلية أصبح موجبًا.
صوابفرط الاستقطاب يجعل الخلية أقل استعدادًا لنقل سيال عصبي آخر مباشرة.
صوابدخول K⁺ إلى داخل الخلية يسبب زوال الاستقطاب.
خطأالقنوات الأيونية تنفتح بفعل فرق الجهد.
صوابتركيز Na⁺ أعلى في داخل الخلية مقارنة بالخارج.
خطأالسيال العصبي ينتقل في اتجاه واحد فقط.
صوابفرط الاستقطاب ضروري لضمان عدم تداخل السيالات العصبية.
صواب
🟨 ثالثًا: أسئلة الإجابة القصيرة (10 أسئلة)
ما هو دور مضخة Na⁺/K⁺ في الخلية العصبية؟
تحافظ على فرق الجهد عبر الغشاء عن طريق إخراج 3 Na⁺ وإدخال 2 K⁺.ما التغير الأيوني الذي يحدث في زوال الاستقطاب؟
دخول Na⁺ إلى داخل الخلية.ما المقصود بفرط الاستقطاب؟
حالة يصبح فيها الجهد داخل الخلية أكثر سلبية من حالة الراحة بسبب خروج زائد لـ K⁺.ما سبب السالبية داخل الخلية في حالة الراحة؟
بسبب وجود مركبات سالبة وشحنات K⁺ وعدم دخول Na⁺.ما وظيفة قنوات الصوديوم؟
السماح بدخول Na⁺ إلى الخلية أثناء زوال الاستقطاب.لماذا يُعد الجهد الكهربائي مهمًا للسيال العصبي؟
لأنه يسمح بانتقال الإشارة العصبية على طول العصبون.ما المرحلة التي يُغلق فيها قنوات الصوديوم وتفتح قنوات البوتاسيوم؟
مرحلة إعادة الاستقطاب.ما الجهد داخل الخلية أثناء زوال الاستقطاب؟
يصل إلى +30 mV تقريبًا.كيف تساهم فرط الاستقطاب في تنظيم السيالات العصبية؟
تمنع حدوث سيال جديد مباشرة مما يضمن عدم تداخل الإشارات.ما العامل الذي يحفز فتح القنوات الأيونية؟
فرق الجهد عبر الغشاء أو وصول منبه.
🟧 رابعًا: أسئلة بما تفسر (5 أسئلة)
بما تفسر سالبية الجهد داخل الخلية أثناء الراحة؟
لأن K⁺ يخرج من الخلية، وNa⁺ لا يدخل بحرية، والمركبات السالبة لا تغادر الخلية.بما تفسر أهمية مضخة الصوديوم-بوتاسيوم في العصبونات؟
لأنها تحفظ توزيع الأيونات الضروري لجهد الراحة وتعيده بعد السيال.بما تفسر عدم حدوث سيال عصبي خلال فرط الاستقطاب؟
لأن الجهد داخل الخلية منخفض جدًا مما يمنع تنشيط القنوات مجددًا.بما تفسر انتقال السيال العصبي في اتجاه واحد؟
بسبب الفترة الانكسارية التي تمنع إعادة تنشيط نفس المنطقة مباشرة.بما تفسر فتح قنوات Na⁺ عند التنبيه؟
لأن التغير في فرق الجهد يؤدي إلى تنشيط القنوات الحساسة للجهد.
🟥 خامسًا: أسئلة تحليل واستنتاج (10 أسئلة)
إذا تم تثبيط مضخة Na⁺/K⁺، ماذا يحدث للخلية العصبية؟
تفقد قدرتها على إعادة الجهد وتصبح غير قادرة على إطلاق سيالات جديدة.إذا زاد تركيز Na⁺ داخل الخلية، ماذا تتوقع؟
قد لا يحدث زوال استقطاب بالشكل الطبيعي، مما يؤثر على السيال العصبي.في تجربة، بقيت قنوات K⁺ مفتوحة أكثر من اللازم، ما النتيجة؟
يحدث فرط استقطاب مفرط ويطول زمن الاستجابة التالية.ماذا تستنتج من وجود فرق تركيز بين Na⁺ وK⁺ عبر الغشاء؟
أنه أساس تكوين الجهد العصبي ونقل السيال.ما أثر إزالة بروتينات القنوات من الغشاء؟
تتوقف حركة الأيونات، ويتعطل الجهد العصبي كليًا.إذا استخدم الباحثون مادة تغلق قنوات الصوديوم، فماذا تتوقع؟
عدم حدوث زوال الاستقطاب وتوقف السيال العصبي.ماذا تستنتج إذا لاحظت أن الجهد بقي موجبًا لفترة طويلة؟
ربما لم تُغلق قنوات Na⁺ أو لم تُفتح قنوات K⁺ في الوقت المناسب.إذا تم ضخ Na⁺ إلى الداخل بشكل غير طبيعي، ما التأثير؟
يؤدي إلى إثارة غير طبيعية أو عشوائية في العصبون.في حالة عدم وجود ATP، ما مصير مضخة Na⁺/K⁺؟
تتوقف عن العمل، ويختل فرق الجهد.لماذا لا يُنصح باستخدام مثبطات مضخة Na⁺/K⁺ إلا بحذر؟
لأنها تؤثر على الجهد العصبي ووظائف الأعصاب والعضلات.
🟪 سادسًا: أسئلة مقال (5 أسئلة)
اشرح بالتفصيل مراحل مرور السيال العصبي في الخلية العصبية.
يشمل الراحة، زوال الاستقطاب، إعادة الاستقطاب، فرط الاستقطاب، ودور الأيونات في كل مرحلة.ناقش أهمية مضخة Na⁺/K⁺ في الحفاظ على نشاط الجهاز العصبي.
تُحافظ على الجهد، تمنع التداخل، وتعيد الخلية لحالة الاستعداد.قارن بين زوال الاستقطاب وإعادة الاستقطاب من حيث الأيونات والجهد.
زوال: دخول Na⁺ وزيادة الجهد. إعادة: خروج K⁺ وانخفاض الجهد.اشرح كيف تساهم قنوات الأيونات في نقل السيال العصبي.
تفتح استجابة للجهد، تسمح بتدفق الأيونات، وتحدث تغيرات كهربية في الغشاء.صف بالتفصيل ماذا يحدث عندما يتم تنبيه الخلية العصبية حتى عودتها لحالة الراحة.
من التنبيه إلى فتح قنوات Na⁺، ثم K⁺، ثم استعادة التوزيع عبر المضخة.
فرط بوتاسيوم الدم هو الارتفاع غير الطبيعي لمستوى البوتاسيوم في الدم. أيٌّ من الآتي هو التأثير الأرجح لفرط بوتاسيوم الدم على جهد فعالية الخلية العصبية؟
نتيجة ارتفاع تركيز البوتاسيوم خارج الخلية، يزيد تدفُّق البوتاسيوم إلى خارج الخلية، ويُسبِّب ذلك فترة إعادة استقطاب طويلة.
نتيجة ارتفاع تركيز البوتاسيوم خارج الخلية، يَقِلُّ تدفُّق البوتاسيوم إلى خارج الخلية، ويُسبِّب ذلك فترة زوال استقطاب طويلة.
نتيجة ارتفاع تركيز البوتاسيوم خارج الخلية، يزيد تدفُّق البوتاسيوم إلى خارج الخلية، ويُسبِّب ذلك فترة زوال استقطاب طويلة.
نتيجة ارتفاع تركيز البوتاسيوم خارج الخلية، يَقِلُّ تدفُّق البوتاسيوم إلى خارج الخلية، ويُسبِّب ذلك فترة إعادة استقطاب طويلة.