Alternativer Bildtext:

durchdiffundieren -> die zwei getrennten Kammern sind mit unterschiedlichen Konzentrationen von KCL-Lösung gefüllt -> die Kaliumionen diffundieren durch die Membran (entlang des Konzentrationsgefälles) -> Gleichgewicht der Hin- und Rückdiffusionsrate stellt sich ein -> EMK (Elektromotorische Kraft) steigt mit zunehmender Potentialdifferenz zwischen den Kammern an -> K+-Nettofluss über die Membran kommt zum Stillstand K+ CI- (K+) 2 K+ 2 Zeit Zeit CI- (K+ CI- CH CI- (K+ Potentialdifferenz = 0 Gleichgewichtszustand CI- K+ (K+ (Cl-) (K+ K+CI- CI- CI- K+ CI- C || K+ permeable Membran CI- K+ K+ CI- Potentialdifferenz # O Gleichgewichtszustand Konzentrationsgefälle K+ CI- CI- K+ K+ K+ permeable Membran K+ CI- K+ CI- (K+) CI- K+ 2 + K+ (K+ 2 - elektromotorische Kraft (EMK) extrazellulärer Raum Se (Nat -70mV ATP- Nat (Nat intrazellulärer Raum (K+) K+ lonenkonzentration in Zellen (z.B. bei Säugetieren) lon intrazelluläre Konzentration extrazelluläre Konzentration Gleichgewichtspotential NA+ 위죄 K+ (Na+) (Na+) ADP +P Ruhepotential 18 135 (Na+) Natrium-Kalium- Pumpe (Nat CI- Na+) K+ CI- K+ K+ 145 3 120 K+ K+ K+ (Nat K+ Nat CI- -K+Kanal K+ (Nat (Nat K+ K+ +56 -102 -76 A- (CI- ㅎ CI- (Nat A- A- (Nat 3-4 K+ 120-155 140-150 Aufrechterhaltung des Ruhepotentials: -> Natrium-Kalium-Pumpe transportiert unter Verbrauch von ATP 3Na+ lonen aus der Zelle heraus und 2K+ lonen in die Zelle hinein -> hoher Energieverbrauch (50-70% des Energieumsatzes werden für die Natrium-Kalium-Pumpe aufgewendet) -> in den Neuronen gibt es viele Mitochondrien, da diese das für die Natrium-Kalium-Pumpe benötigte ATP herstellen Na+ 5-20 120-130 CI- 4-7 Ruhepotential: An jeder lebenden Zelle kann man eine unterschiedliche Verteilung der elektrischen Ladung über die Zellmembran nachweisen. Die Innenseite der Membran ist negativer geladen als die Außenseite, dadurch entsteht ein elektrischer Spannungsgradient. Das Membranpotential ist auf Unterschiede in der lonenzusammensetzung der intra- und extrazellulären Flüssigkeit und auf die selektive Permeabilität der Membran zurückzuführen. Im Ruhezustand der Zelle wird das Membranpotential als Ruhepotential (RP) bezeichnet. -> Das Ruhepotential von Säugetieren liegt bei -40 mV bis -70 mV -> das RP ist vor allem durch K+ lonen getragen, die durch den K-leck-Kanal diffundieren →→ geringerer Beitrag von Na+ lonen, die durch die Membran ins innere einsickern Testau A- 133 Aktionspotential Im Ruhezustand der Zelle wird das Membranpotential als Ruhepotential (RP) bezeichnet. An erregten Zellen verändert sich das Membranpotential zum Aktionspotential (AP). Beim Aktionspotential kommt es zur Weiterleitung einer elektrischen Erregung, durch die Veränderung des Membranpotentials. Um das Aktionspotential zu messen, benötigt man zwei Messelektroden: →→ Messelektrode l: wird in die Nervenzelle hineingestochen -> Messelektrode 2: wird von außen an die Zelle gehalten. Ablauf des Aktionspotentials: 1. Ruhepotential: Im Ruhepotential beträgt das Membranpotential ungefähr -40 mV bis -70mV -> K+ lonen bewegen sich gleichmäßig nach innen und außen -> Na+ bewegen sich hauptsächlich nach innen, können aber auch nach außen transportiert werden 2. Überschreitung des Schwellenpotentials: -> Die Dendriten nehmen Reize von umliegenden Nervenzellen auf und leiten sie über das Soma zum Axonhügel weiter. -> Damit ein Aktionspotential ausgelößt werden kann, muss am Axonhügel ein bestimmter Schwellenwert (-50 mV) überschritten werden. -> Alle Erregungen unter +20 mV lösen kein Aktionspotential aus und es kommt zu keiner Weiterleitung des Reizes. -> Es gilt das "Alles oder nichts Prinzip", entweder der Schwellenwert wird überschritten und das Aktionspotential läuft über das Axon ab oder der Schwellenwert wird nicht überschritten und es wird auch keine Reaktion ausgelößt. -> Das Aktionspotential läuft immer gleich ab. 3. Depolarisation: -> Wird der Schwellenwert überschritten läuft das Aktionspotential über das Axon ab -> Die Nat-Kanäle öffnen sich und von Außen strömen schlagartig Na+lonen in das Zellinnere des Axons. (K+- Kanäle sind währenddessen geschlossen). -> Es kommt zur Umpolarisierung, dem sogenannten Overshoot. -> Der Intrazelluläre Raum ist positiv geladen. 4. Repolarisation: -> Die Na+ Kanäle beginnen wieder sich zu schließen. -> K+ Kanäle öffnen sich und sorgen dafür, dass Kalium lonen aus dem positiv geladenen Zellinnerem heraus diffundieren können. Dies läuft wegen dem Spannungsunterschied relativ schnell ab, denn das Zelläußere ist im Vergleich negativ geladen. -> Folge: Die elektrische Spannung im Zellinneren sinkt wieder. 5. Hyperpolarisation: -> Die K+-Kanäle schließen sich. Im Vergleich zu Na+-Kanälen sind die K+Kanäle jedoch deutlich langsamer und es dauert rund 1-2ms bis diese komplett geschlossen sind. In der Zeit sind weitere K+-lonen nach außen hin diffundiert und die Spannung sinkt unter das eigentliche Ruhepotential (Hyperpolarisation). -> Nachdem die Na+ Kanäle sich im Laufe der Repolarisation wieder geschlossen haben, ist ein erneutes Aktionspotential unmittelbar darauf nicht möglich. ->Diese Zeitspanne nennt man auch Refraktärzeit und dauert ungefähr 2 ms. 1. Ruhepotential: -> Die Natrium-Kalium-Pumpen regulieren die Spannung daraufhin wieder auf ca. -70 mV, also dem ursprünglichen Ruhepotential. -> Das Axon ist bereit für das nächste Aktionspotential. mV +40. 0 -40 mu mu O mu mV