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Wie entsteht ein Aktionspotential? Ablauf, Phasen & Lösung im Arbeitsblatt

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Jaqueline Paulsen

28.2.2021

Biologie

Aktionspotential

Wie entsteht ein Aktionspotential? Ablauf, Phasen & Lösung im Arbeitsblatt

Das Aktionspotential ist ein komplexer elektrischer Vorgang in Nervenzellen, der für die Weiterleitung von Informationen im Nervensystem verantwortlich ist. Es durchläuft mehrere charakteristische Phasen, von der Depolarisation über den Overshoot bis zur Repolarisation und Hyperpolarisation. Der gesamte Prozess des Aktionspotentials dauert nur wenige Millisekunden und ist entscheidend für die Funktion des Nervensystems.

  • Das Aktionspotential beginnt mit dem Ruhepotential bei etwa -70 mV.
  • Eine überschwellige Reizung führt zur Depolarisation der Zellmembran.
  • Der Schwellenwert von etwa -55 mV löst eine positive Rückkopplung aus.
  • Der Overshoot erreicht Werte von +30 bis +40 mV.
  • Die Repolarisation bringt das Membranpotential zurück in Richtung Ruhezustand.
  • Eine kurze Hyperpolarisation tritt auf, bevor das Ruhepotential wiederhergestellt wird.
...

28.2.2021

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28. Feb. 2021

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Wie entsteht ein Aktionspotential? Ablauf, Phasen & Lösung im Arbeitsblatt

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Jaqueline Paulsen

@jqln.online

Das Aktionspotential ist ein komplexer elektrischer Vorgang in Nervenzellen, der für die Weiterleitung von Informationen im Nervensystem verantwortlich ist. Es durchläuft mehrere charakteristische Phasen, von der Depolarisation über den Overshoot bis zur Repolarisation und Hyperpolarisation. Der gesamte Prozess des ... Mehr anzeigen

Lernzettel: Aktionspotential
Definition:
Das Aktionspotential ist der Erregungszustand am Axon einer Nervenzelle.
Es folgt auf das Ruhe pote

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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:

  1. Ruhepotential: In dieser Phase liegt das Membranpotential bei -70 mV. Die meisten Natriumkanäle sind geschlossen, während Kalium-Hintergrundkanäle das Ruhepotential aufrechterhalten.
  2. 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.
  3. 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.

  1. Peak: Das Membranpotential erreicht seinen maximalen Wert von +30 mV bis +40 mV. Dieser Zustand wird auch als Overshoot bezeichnet.
  2. Repolarisation: Die spannungsgesteuerten Natriumkanäle schließen sich, während sich die langsameren Kaliumkanäle öffnen. Kaliumionen strömen aus der Zelle, getrieben durch das chemische und elektrische Potential.
  3. Hyperpolarisation: Die Innenseite der Membran wird wieder negativ, sogar negativer als im Ruhezustand, da mehr Kaliumionen ausgeströmt sind als Natriumionen eingeströmt waren.
  4. 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.

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