Aktionspotential in Nervenzellen
Das Aktionspotential ist ein zentraler Mechanismus der Erregungsleitung in Nervenzellen. Es beschreibt die kurzzeitige, aber signifikante Änderung des Membranpotentials, die zur Weiterleitung von Informationen entlang des Axons führt.
Definition: Ein Aktionspotential ist eine Weiterleitung einer elektrischen Erregung durch Veränderung des Membranpotentials in einer Nervenzelle.
Voraussetzungen für die Entstehung eines Aktionspotentials:
- Vorhandensein eines Ruhepotentials
- Spannungsgesteuerte Natrium- und Kalium-Ionenkanäle
- Konzentrationsgefälle für Natrium-Ionen (außen höher) und Kalium-Ionen (innen höher)
Das Aktionspotential durchläuft mehrere charakteristische Phasen:
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Ruhepotential: Das Membranpotential beträgt -70mV.
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Unterschwellige Depolarisierung:
- Reize von umliegenden Nervenzellen werden über Dendriten und Soma zum Axonhügel geleitet.
- Einige Natrium-Ionenkanäle öffnen sich.
- Ein Schwellenwert (ca. -50mV) muss erreicht werden, um ein Aktionspotential auszulösen.
Highlight: Das "Alles-oder-Nichts-Gesetz" besagt, dass ein Aktionspotential nur ausgelöst wird, wenn der Schwellenwert überschritten wird. Unterhalb des Schwellenwerts erfolgt keine Reaktion.
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Überschwellige Depolarisierung:
- Mehr spannungsabhängige Natrium-Ionenkanäle öffnen sich.
- Natrium-Ionen strömen ins Zellinnere, die Spannung wird positiver.
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Depolarisation/Peak:
- Massive Einströmung von Natrium-Ionen aufgrund des Konzentrationsgradienten.
- Das Membranpotential erreicht kurzzeitig positive Werte (Overshoot).
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Repolarisierung:
- Natrium-Ionenkanäle inaktivieren und schließen sich.
- Kalium-Ionenkanäle öffnen sich, Kalium-Ionen strömen aus der Zelle.
- Das Membranpotential kehrt zum Ruhewert zurück.
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Hyperpolarisierung:
- Kurzzeitiges Unterschreiten des Ruhepotentials aufgrund des verzögerten Schließens der Kalium-Ionenkanäle.
Example: Ein typisches Aktionspotential dauert etwa 1-2 Millisekunden und durchläuft einen Spannungsbereich von etwa -70mV bis +40mV und zurück.
Die Natrium-Kalium-Pumpe spielt eine wichtige Rolle bei der Wiederherstellung der Ionenkonzentrationen nach einem Aktionspotential, um die Zelle für weitere Erregungen vorzubereiten.




