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Stofftransport durch Biomembranen; Nervensystem im Überblick; Reiz-Reaktionsschema; Bau von Nervenzellen; Messung des Membranpotentials; Funktion der Natrium-Kalium-Pumpe; Ruhepotential; Aktionspotential; Erregungsleitung; Synapse
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Semipermeable Biomembran Diffusion → Konzentrationsausgleich im freien Raum. Osmase → Diffusion durch eine semi- permeable Membran Stofftransport durch Biomembranen passiv kanalvermittelte Diffusion integrale Proteine mit zentralem Kanal passiv integrale Proteine gesteverter lonenkanal Tore werden durch. Signalmoleküle. oder Ladungsveränderungen geöffnet lonenzahl abhängig vom Konzentrations- gradienten passiv. Rezeptor Effektor = Kanalproteine sensorischer Eingang motorischer Ausgang Nervensystem- Überblick Integration Gehirn und Rückenmark peripheres Nerven- Zentralnerven- system system •Sinneszelle nimmt. Reiz wahr & antwortet durch Änderung ihres Membranpotentials Rezeptorpotential entsteht. → Transduktion. Überschreitung der Reizschwelle carriervermittete Diffusion Schlüssel-Schloss - Prinzip charakteristische Bindungsstellen für Moleküle räumliche Struktur verändert sich gebundenes Molekül wird durch Bildung eines Aktionspotentials bei primaren Sinneszellen sekundāre Sinneszellen. Membran geschleust mehrere Bindungsstellen • alle müssen besetzt werden • Symport (gleiche Richtung) • Antiport lentgegengesetzte Richtung) passiv aktiver Carrier-Transport •Rezeptorpotential → Exocytose von Transmittern → nachgeschaltetes. Neuron erregt → Aktionspotential gegen Konzentrationsgefälle ATP benötigt Reiz-Reaktionsschema Rezeptor nimmt Reiz wahr sensorische /affarente Nervenbahnen. leiten Informationen an. ZUS. weiter → Input. Verarbeitung der Informationen → Integration motorische /efferente Nervenbahnen. leiten Signale zu. Effektoriellen → Output Reaktion des Effektors Reiz.. sensorische Nervenbahnen ZUS motorische Nervenbahnen affarent Nervenbahnen Affarenz -Rezeptorzelle efferente Nervenbahnen Efferenz • Reaktion des Zielorgans / Effektor Erfolgsorgan (z. B. Muskel) ට මමමම 10. Mitochondrien: Zellatmung / Energielieferant 11. Schwann.- Zelle: bildet Markscheide / Isolation intrazellulär 8888 Bau von Nervenzellen 8. Markscheide: Isolation (undurchlässig für lonen und Wasser) 9. Mikrotubuli: Stützfunktion & Transport. gggggg 1. Dendrit: Informationsaufnahme, Weiterleiten von Nervenimpulsen 2. Zellkörper: enthält Zellorganellen. 3. Zellkern: Schaltzentrale der Zelle. 4. Axonhügel: Reize summieren sich & werden weitergeleitet. extrazellulär. 5. Axon: Weiterleitung der Nervenimpulse. 6. Endknöpfchen: Kontakt zur Nachbarzelle, Informationsweitergabe 7. Ranvier-Schnürring: saltorische Erregungsleitung Messung des Membranpotentials (V) •Zellmembran so dicht an Elektrode, dass kein Stoffaustausch möglich ist. • Elektroden mit. Oszillaskop verbunden • beide. Elektroden außen keine Spannung Funktion der Natrium-Kalium-Pumpe -Konformationsänderung des Enzyms → schließt. Innen; öffnet. Außen. ·drei Nat lösen sich; zwei kt...
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binden am Enzym - 3 Na-lonen. binden an spezifischer. Bindungsstelle. - ATP-Molekül bindet am inneren Teil des Proteins - ATP wird in ADP und ein Phosphatrest hydrolisiert. - Phosphat bleibt. gebunden →Phospholierung. Natrium-Kalium-Pumpe Mechanismus Schritt 1 -ATP - Phosphatrest wird abgespalten → Dephospholierung → Protein nimmt Ursprungsform an. (Konformationsänderung) -K* lösen sich; ermöglicht neve Bindung von Nat an Carrienprotein Schritt 2 Natrium-Kalium-Pumpe Mechanismus (Schritt 1-3) Schritt 4 Natrium-Kalium-Pumpe Mechanismus III Schritt 3 Schritt 5 Schritt 6 А K+ K+ intrazellulär a K+ intrazellulär intrazellulär. Nat intra Nat Na+ Nat A™ A™ 6 l'at 6 Nat Kt 6 5 4 extra KTS a- Not a Nat a Kt extrazellulär Ruhepotential a a a CI K+ extrazellulär a Nat Naª extrazellulär Na Na a a cr a Kt Nat Nat Nat Nat Nat 1. lonenkanal Kalium 2 lanenkanal. Chlorid 3 lonenkanal Natrium 4. Natrium - Kalium-Pumpe / lonenpumpe 5. K+- Hintergrundkanal. 6. Phospholippiddoppelschicht Natriumionen. Anionen Kaliumionen Chloridionen. - Kalium-Ionen diffundieren durch die offenen. Hintergrundkanäle, um chemischen Gradienten auszugleichen -Natrium-Ionen können vereinzelt durch Membran diffundieren → Leckstrom. Natrium-Kalium - Pumpe - hält negative Spannung aufrecht, damit. Nervenzelle weiterhin erregt werden kann benötigt ATP. - tauscht drei Nat (innen) mit zwei K+ (außen) → pro ATP - Spaltung intrazellulär - negative Spannung, da mehr. Anionen als Kationen vorhanden sind intra. ** negatives. Ruhepotential von etwa -70 mV extrazellulär -positive Spannung, da mehr. Kationen als Anionen vorhanden sind extra Nat Nat Nat Aktionspotential: elektrischer Impuls, der verschlüsselte Informationen weiterleitet Membranpotenzial (mv) 30 0 -55 -70 extraz. Ausgangslage intraz.. extraz. intraz.. Depolarisation extraz.. intraz. Ruhepotenzial Mo Aktionspotenzial a Depolarisation. extraz.. OFFIO A K+ intraz.. Abb. 1: Verlauf des Aktionspotentials ·A No Repolarisation. Repolarisation DOORGING Hyperpolorisation a- Na Zeit Hyperpolarisation [001 HO 4 4 4 DOHIO Aktionspotential 4 Schwellenwert (++ 1. K*-Hintergrundkanal; 2. Nat-Kanal; 3. K*-Kanal; 4. Pumpe Depolarisation elektrischer Reiz Axon wird depolarisiert Öffnung einiger spannungsgesteverter. Nat-lonenkanäle (durch Konformationsänderung) Nat- lonen. strämen entlang des elektrochemischen Gradienten in Zelle. verstärkte Depolarisation: Öffnung weiterer. spannungsgesteuerter Nat-lonenkanäle. Membranpotential überschreitet Schwellenwert von .-55mv alle restlichen Nat-lonenkanäle öffnen sich. viele positive Natriumionen strömen wegen Konzentrationsgefälle in Axon. mehr positiv geladene lonen innen → Membranpotential wird kurzzeitig positiv. (Umpolung der Axonmembran) spannungsgesteuerte Nat-Kanäle schließen. nach 1ms → Refraktärzeit Repolarisation zeitversetzte Öffnung spannungsgesteverter Kalium-Ionenkanäle positive Kalium-Ionen strömen nach außen. Membranspannung sinkt in negativen Bereich Hyperpolarisation Kalium-Kanäle schließben sich nur langsam zu viele Kaliumionen strömen nach außen. " kurzzeitige Membranspannung von etwa. -90mV Natrium- Kalium-Pumpe und Kt-Hintergrundkanäle Stellen ursprüngliche lonenverteilung und Ruhepotential hec kontinuierliche Erregungsleitung bei wirbellosen Tieren und teilweise bei Wirbeltieren. Schwellenwert wird.am Axonhügel. erreicht Spannungsgesteuerte Nat-Kanäle öffnen sich → Nat-lonen strömen ein. Erregungsleitung Aktionspotential entsteht → Membran. vorübergehend positiv Not-Strom breitet sich aus spannungsgesteuerte Nat-Kanäle öffnen sich in Nachbarschaft. Memboran depolarisiert (noch unter. Schwellenwert). Nat-Kanäle schließen nach Ams. (Refraktärzeit) spannungsgesteuerte K+-Kanäle öffnen. Membran repolarisiert Aktionspotential wird stetig durch selbe Vorgänge erneuert K¹-Kanäle schließen sich Refraktärzeit endet → Na-Kanäle geschlossen und aktivierboar G Aktionspotential breitet sich in eine Richtung aus, da vorheriger Abschnitt refraktär ist. E MEI N S A M K Beginn: Natriumionen strömen ein EITEN Vom Axonhügel zur synaptischen Endigung saltatorische Erregungsleitung bei Wirbeltieren. (bei allen efferenten. umliegende Membranbereiche werden durch lokale. Strömchen bis zum Schwellenwert depolarisiert Nervenbahnen) spannungsgesteuerte Na-Kanäle öffnen sich →→ Entstehung Aktionspotential depolarisierender Strom breitet sich, wegen guter Isolation, schnell. per. Ladungsverschiebung aus → Waggon- Effekt Nat-Kanäle schließen nach 1 ms. und. werden Refraktär. spannungsgesteuerte. Kt: Kanäle öffnen sich; Membran wird repolarisiert Aktionspotential springt" von Schnürring zu Schnürring. Vorteile kontinuierliche Erregungsleitung Zeitersparnis Energieersparnis Materialersparnis Platzersparnis saltatorische Erregungsleitung Fortleitung Fortleitung U N T ER S CHI E DE kontinuierlich: direkt neben Aktionspotential wird ein neues ausgeläst · Myelinscheiden = Isolator; lokale Strömchen haben größere Reichweite lonenkanäle nur an Ranvierschen Schnürringen → Aktionspotentiale springen. D +
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Anionen Kaliumionen Chloridionen. - Kalium-Ionen diffundieren durch die offenen. Hintergrundkanäle, um chemischen Gradienten auszugleichen -Natrium-Ionen können vereinzelt durch Membran diffundieren → Leckstrom. Natrium-Kalium - Pumpe - hält negative Spannung aufrecht, damit. Nervenzelle weiterhin erregt werden kann benötigt ATP. - tauscht drei Nat (innen) mit zwei K+ (außen) → pro ATP - Spaltung intrazellulär - negative Spannung, da mehr. Anionen als Kationen vorhanden sind intra. ** negatives. Ruhepotential von etwa -70 mV extrazellulär -positive Spannung, da mehr. Kationen als Anionen vorhanden sind extra Nat Nat Nat Aktionspotential: elektrischer Impuls, der verschlüsselte Informationen weiterleitet Membranpotenzial (mv) 30 0 -55 -70 extraz. Ausgangslage intraz.. extraz. intraz.. Depolarisation extraz.. intraz. Ruhepotenzial Mo Aktionspotenzial a Depolarisation. extraz.. OFFIO A K+ intraz.. Abb. 1: Verlauf des Aktionspotentials ·A No Repolarisation. Repolarisation DOORGING Hyperpolorisation a- Na Zeit Hyperpolarisation [001 HO 4 4 4 DOHIO Aktionspotential 4 Schwellenwert (++ 1. K*-Hintergrundkanal; 2. Nat-Kanal; 3. K*-Kanal; 4. Pumpe Depolarisation elektrischer Reiz Axon wird depolarisiert Öffnung einiger spannungsgesteverter. Nat-lonenkanäle (durch Konformationsänderung) Nat- lonen. strämen entlang des elektrochemischen Gradienten in Zelle. verstärkte Depolarisation: Öffnung weiterer. spannungsgesteuerter Nat-lonenkanäle. Membranpotential überschreitet Schwellenwert von .-55mv alle restlichen Nat-lonenkanäle öffnen sich. viele positive Natriumionen strömen wegen Konzentrationsgefälle in Axon. mehr positiv geladene lonen innen → Membranpotential wird kurzzeitig positiv. (Umpolung der Axonmembran) spannungsgesteuerte Nat-Kanäle schließen. nach 1ms → Refraktärzeit Repolarisation zeitversetzte Öffnung spannungsgesteverter Kalium-Ionenkanäle positive Kalium-Ionen strömen nach außen. Membranspannung sinkt in negativen Bereich Hyperpolarisation Kalium-Kanäle schließben sich nur langsam zu viele Kaliumionen strömen nach außen. " kurzzeitige Membranspannung von etwa. -90mV Natrium- Kalium-Pumpe und Kt-Hintergrundkanäle Stellen ursprüngliche lonenverteilung und Ruhepotential hec kontinuierliche Erregungsleitung bei wirbellosen Tieren und teilweise bei Wirbeltieren. Schwellenwert wird.am Axonhügel. erreicht Spannungsgesteuerte Nat-Kanäle öffnen sich → Nat-lonen strömen ein. Erregungsleitung Aktionspotential entsteht → Membran. vorübergehend positiv Not-Strom breitet sich aus spannungsgesteuerte Nat-Kanäle öffnen sich in Nachbarschaft. Memboran depolarisiert (noch unter. Schwellenwert). Nat-Kanäle schließen nach Ams. (Refraktärzeit) spannungsgesteuerte K+-Kanäle öffnen. Membran repolarisiert Aktionspotential wird stetig durch selbe Vorgänge erneuert K¹-Kanäle schließen sich Refraktärzeit endet → Na-Kanäle geschlossen und aktivierboar G Aktionspotential breitet sich in eine Richtung aus, da vorheriger Abschnitt refraktär ist. E MEI N S A M K Beginn: Natriumionen strömen ein EITEN Vom Axonhügel zur synaptischen Endigung saltatorische Erregungsleitung bei Wirbeltieren. (bei allen efferenten. umliegende Membranbereiche werden durch lokale. Strömchen bis zum Schwellenwert depolarisiert Nervenbahnen) spannungsgesteuerte Na-Kanäle öffnen sich →→ Entstehung Aktionspotential depolarisierender Strom breitet sich, wegen guter Isolation, schnell. per. Ladungsverschiebung aus → Waggon- Effekt Nat-Kanäle schließen nach 1 ms. und. werden Refraktär. spannungsgesteuerte. Kt: Kanäle öffnen sich; Membran wird repolarisiert Aktionspotential springt" von Schnürring zu Schnürring. Vorteile kontinuierliche Erregungsleitung Zeitersparnis Energieersparnis Materialersparnis Platzersparnis saltatorische Erregungsleitung Fortleitung Fortleitung U N T ER S CHI E DE kontinuierlich: direkt neben Aktionspotential wird ein neues ausgeläst · Myelinscheiden = Isolator; lokale Strömchen haben größere Reichweite lonenkanäle nur an Ranvierschen Schnürringen → Aktionspotentiale springen. D +
Vielen Dank, wirklich hilfreich für mich, da wir gerade genau das Thema in der Schule haben 😁