Das Aktionspotential der Nervenzelle

Das Aktionspotential ist eine kurzzeitige Änderung des Membranpotentials einer erregbaren Zelle. Es ist der grundlegende Mechanismus der Signalübertragung in Nervenzellen.

Definition: Ein Aktionspotential ist eine vorübergehende Abweichung des Membranpotentials einer erregbaren Zelle vom Ruhepotential.

Das Aktionspotential läuft in vier Phasen ab:

1. Ruhepotential (ca. -70 mV)
2. Depolarisation
3. Repolarisation
4. Hyperpolarisation

Highlight: Der Schwellenwert von etwa -50 mV ist entscheidend für die Auslösung eines Aktionspotentials.

Wichtige Merkmale des Aktionspotentials:

• Es folgt dem Alles-oder-nichts-Prinzip: Reize unter dem Schwellenwert lösen kein Aktionspotential aus
• Spannungsgesteuerte Natrium-Ionenkanäle öffnen sich bei Erreichen des Schwellenwerts
• Natrium-Ionen strömen in die Zelle ein und verursachen die Depolarisation

Example: Das Aktionspotential kann mit einem Domino-Effekt verglichen werden: Sobald der erste Stein fällt (Schwellenwert erreicht), läuft der gesamte Prozess automatisch ab.

Die genaue Abfolge der Ionenbewegungen und Kanalöffnungen während des Aktionspotentials ist entscheidend für die Signalübertragung in Nervenzellen und bildet die Grundlage für die Funktionsweise des gesamten Nervensystems.

Das Ruhepotential der Nervenzelle

Das Ruhepotential ist der elektrische Zustand einer Nervenzelle im Ruhezustand. Es ist gekennzeichnet durch:

1. Eine Potentialdifferenz von etwa -70 mV zwischen Innen- und Außenseite der Zellmembran
2. Ungleiche Ionenverteilung auf beiden Seiten der Membran

Definition: Das Ruhepotential ist das Membranpotential einer erregbaren Zelle im Ruhezustand.

Die Entstehung des Ruhepotentials basiert auf mehreren Faktoren:

1. Konzentrationsgradient: Ungleiche Verteilung von Ionen (Na+, K+, Cl-, A-) auf beiden Seiten der Membran
2. Ladungsgradient: Unterschiedliche Ladungsverteilung, wobei der Extrazellularraum positiv und der Intrazellularraum negativ geladen ist
3. Selektive Permeabilität der Membran: Unterschiedliche Durchlässigkeit für verschiedene Ionenarten

Highlight: Die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials erfolgt durch das Zusammenspiel von Konzentrations- und Ladungsgradienten sowie der Natrium-Kalium-Pumpe.

Wichtige Aspekte des Ruhepotentials:

• Die Membran ist für Kalium-Ionen am durchlässigsten
• Kalium-Ionen diffundieren aufgrund des Konzentrationsgradienten von innen nach außen
• Die Natrium-Kalium-Pumpe transportiert aktiv Natrium-Ionen aus der Zelle und Kalium-Ionen in die Zelle

Example: Man kann sich das Ruhepotential wie eine geladene Batterie vorstellen, die jederzeit bereit ist, Energie für ein Aktionspotential zu liefern.