Lernzettel: Aktionspotential
Dieser Lernzettel erklärt den Ablauf eines Aktionspotentials in einer Nervenzelle. Das Aktionspotential ist ein fundamentaler Prozess in der Neurophysiologie und spielt eine entscheidende Rolle bei der Informationsübertragung im Nervensystem.
Definition: Ein Aktionspotential ist der Erregungszustand am Axon einer Nervenzelle, der auf das Ruhepotential folgt und der Weiterleitung von Informationen dient.
Der Ablauf eines Aktionspotentials lässt sich in sieben Phasen unterteilen:
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Ruhepotential: In dieser Phase liegt das Membranpotential bei -70 mV. Die meisten Natriumkanäle sind geschlossen, während Kalium-Hintergrundkanäle das Ruhepotential aufrechterhalten.
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Unterschwellige Depolarisation: Leichte Reize aus der Umwelt, chemische Stoffe oder Temperaturschwankungen öffnen einige spannungsgesteuerte Natriumkanäle. Natriumionen strömen in die Zelle und bewirken eine leichte Depolarisation der Membran.
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Überschwellige Depolarisation: Stärkere Reize öffnen mehr Natriumkanäle. Wenn das Membranpotential den Schwellenwert von etwa -55 mV überschreitet, setzt eine positive Rückkopplung ein.
Highlight: Die positive Rückkopplung ist ein entscheidender Mechanismus beim Aktionspotential. Je mehr Natriumionen eindringen, desto stärker wird die Depolarisation, was wiederum zur Öffnung weiterer Natriumkanäle führt.
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Peak: Das Membranpotential erreicht seinen maximalen Wert von +30 mV bis +40 mV. Dieser Zustand wird auch als Overshoot bezeichnet.
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Repolarisation: Die spannungsgesteuerten Natriumkanäle schließen sich, während sich die langsameren Kaliumkanäle öffnen. Kaliumionen strömen aus der Zelle, getrieben durch das chemische und elektrische Potential.
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Hyperpolarisation: Die Innenseite der Membran wird wieder negativ, sogar negativer als im Ruhezustand, da mehr Kaliumionen ausgeströmt sind als Natriumionen eingeströmt waren.
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Wiederherstellung des Ruhepotentials: Die ATP-betriebene Natrium-Kalium-Pumpe transportiert Natriumionen nach außen und Kaliumionen nach innen, um das ursprüngliche Ruhepotential wiederherzustellen.
Vocabulary:
- Depolarisation: Verringerung der negativen Ladung im Zellinneren.
- Repolarisation: Wiederherstellung des negativen Membranpotentials.
- Hyperpolarisation: Zustand, in dem das Membranpotential negativer ist als das Ruhepotential.
Example: Ein Aktionspotential in einer Muskelzelle folgt einem ähnlichen Ablauf wie in einer Nervenzelle, führt aber zur Kontraktion des Muskels.
Dieser Lernzettel bietet eine detaillierte Übersicht über die Phasen des Aktionspotentials und erklärt, wie ein Aktionspotential entsteht. Das Verständnis dieses Prozesses ist grundlegend für das Studium der Neurobiologie und Physiologie.