Biologie; Aktionspotential PDF

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aktionspotential...

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Fatima Hashimi Bio S4 2. Beschreibt anschließend mithilfe der untenstehenden Abbildungen die Entstehung eines Aktionspotentials in eigenen Worten! Aktionspotential, Depolarisation, Schwellenpotential, Repolarisation, Hyperpolarisation, spannungsgesteuerte Natriumkanäle, spannungsgesteuerte Kaliumionenkanäle, Natrium/KaliumIonenpumpe, Refraktärzeit, Alles-oder-Nichts-Prinzip

Das Aktionspotential entsteht am Axonhügel einer Nervenzelle und den Übergang vom Zellkörper zum Axon, den daher kommen alle elektrischen Signale aus den Dendriten zusammen. Durch die Signale anderer Neuronen ändert sich das Membranpotential der Nervenzelle. Von ehemals –70 mV wird es zu –30mV und es wird somit weniger negativ, was auch als Depolarisation genannt wird. Durch die Depolarisation entsteht ein Aktionspotenzial, welches dann ein synaptisches Signal entstehen lässt. Allerdings geschieht dies nur, wenn die Depolarisation die Aktivierungsschwelle überschreitet und es von der Zelle erkannt wird. Um sie zu erkennen, benutzt die Zelle Spannungssensoren, bzw. Kalium und Natriumkanäle. Beide Kanäle bestehen aus jeweils vier Untereinheiten. Jedes der Untereinheiten besitzt acht positiv geladene Aminosäurereste. Dadurch das sie positiv geladen sind, werden sie vom negativ geladenen Zellinneren angezogen. Wenn das Zellinnere jedoch weniger negativ geladen ist, werden die Untereinheiten nicht mehr so stark angezogen und verschieben sich nach außen und der Kanal öffnet sich. Durch die Depolarisation verschieben sich die Natrium Kanäle bei mindestens – 40 mV und durch die Öffnung können dann die Natriumionen durch die Membran diffundieren. Die Natriumionen werden von ihrem chemischen potential in die Zelle hineingezogen, da sich außerhalb der Zelle mehr Natriumionen befinden als innerhalb. Zudem werden sie auch von ihrem elektrischen potential in die Zelle gezogen, da das Zellinnere negativ und die Natriumionen positiv geladen sind. Durch die Diffundierung der Natriumionen in das Zellinnere verschiebt sich es sich von –30mV zu +40mV. Nach einigen Millisekunden werden jedoch die Kalium Kanäle von einer Kugel verschlossen, bis das Membranpotential wieder das Potential –70mV erreicht. Erst, wenn der Kanal wieder vom Zellinneren angezogen wird und somit die Kugel aus dem Kanal geschoben wird, wird diese Deaktivierung aufgelöst. Nun ist der Kanal reaktiviert und kann sich bei der nächsten Depolarisation öffnen, sobald der Schwellenwert –40mV erreicht wird. Durch die Inaktivierung des Kanals mit der Kugel, kann kein neues Aktionspotential gebildet werden, was auch als die Refraktärzeit bezeichnet wird. In der Membran befinden sich auch spannungsgesteuerte K+ Kanäle, deren Untereinheiten ebenfalls positiv geladen sind und somit beim Ruhepotenzial zum Zellinneren gezogen werden. Die Untereinheiten verschieben sich ebenfalls bei der Depolarisation und nach einigen Millisekunden öffnet sich der Kalium Kanal und die Kaliumionen verlassen die Zelle. Sie folgen ihrem chemischen Potenzial das sich im inneren deutlich mehr K+ Ionen befinden als außerhalb. Des Weiteren war das Zellinnere durch den Natrium Einstrom schon im Verhältnis zu außen positiv geladen, weshalb dann die K+ Ionen dem elektrischen Potential folgen. Die verzögerte Öffnung ist sehr wichtig, denn so öffnen sich die Kalium Kanäle erst wenn die Natrium Kanäle schon wieder inaktiviert sind. Dadurch, dass die positiven Kaliumionen durch die Membran wird das Membran Potenzial wieder negativ, auch genannt Repolarisation. Die Kalium Kanäle bleiben solange geöffnet bis das Ruhepotential von 70 Millivolt erreicht wird. Aufgrund der verzögerten Reaktionszeit der Kaliumkanäle kommt es zur Hyperpolarisation, dh. das Membran potential erreicht negativere Werte als das Ruhepotential. Damit das Ruhepotenzial in der Zelle bestehen bleibt, gibt es eine Natrium/Kalium Pumpe, die ATP verbraucht. Da ansonsten durch das ständige Eindringen der Natriumionen in die Zelle das Ruhepotenzial immer kleiner werden würde. Gegen den Konzentrationsgradienten transportiert sie drei Natriumionen von innen nach außen und zwei Kaliumionen von außen nach innen.

Fatima Hashimi Bio S4 Nach diesem ganzen Verlauf wird das Ruhepotential hergestellt und ein neues Aktionspotenzial kann ausgelöst werden. Ein Aktionspotenzial sieht immer gleich aus und es tritt entweder ein oder nicht, was letztendlich auf das Schwellenpotential ankommt. Dies wird auch als Alles oder nichts Regel bezeichnet....