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Axons am Soma hennt sich Axonhügel (Bildungsstelle der Aktionspotenziale ) Nervenfaser (Axon) . Ranvier 'sche Schnürringe Myelinscheide das Axon ist von Schwann 'schen Zellen (Glizzellen) umgeben Schutz-, Stütz- und Ernährungsfunktion + Abspeicherung von Informationen Sie bilden die Myelinscheide (Markscheide) Myelin besteht zu 80% aus Lipiden und zu 20% aus Proteinen -21- Bau der Nerven Peripherer Nerv Peripherer verv das Ruhe potenzial lonen : Spannung / Potenzial : peripherer Nerv Blutgefäß Nervenbündelhülle Nervenfaser Myelinschichten besteht aus Nerven bündeln Axon Bau der Nervenzell membran • die Nervenzelle ist von einer Biomembran abgegrenzt • Sie trennt die extrazelluläre Umgebung von dem Zellinneren Funktion Abgrenzung und Vermittlung des Stoffaustauschs • Selektiv permeable Nicht für alle Stoffe durchlässig Die Hembran besteht aus einer Lipid doppelschicht 4d.h sie ist für lonen undurchlässig Daher gibt es Membranproteine, die als lonen kanal dienen Beispiele Na-Kanäle / k* (kalium ) / CI (Chlorid) kanale Axon 4 (+) die Zellmembran ist allerdings in geringem Umfang auch für Natrium -lonen durchlässig, weshalb Nat in das Zellinnere diffundieren kann (gemäß des Konzentrationsgefalles) Natrium-Leckstrom Es gibt auch eine Netrium-kelium pumpe : ● → Axone vieler Neuronen werden im peripheren Nervensystem gebündelt zu Bündeln → Nerven → Nerven besitzen durchgezogene Blutgefäße und sind umgeben von einer Hülle aus Bindegewebe → unterschieden wird wischen affarenten und efferenten Nervenfasern affarente Vervenfasern: sensorische Nerven welche die von einem Rezeptor (Sinnesorgan) aufgenommenen Informationen zum ZUS transportieren "1 das Aktionspotenzial efferente Nervenfasern: motorische werven, welche Informationen vom ZUS an spezifische Effektoren (2.13 Drüsen) übermitteln bestehen aus mehreren Axonen + Hyelinscheide etc. (Nervenfasern ) lonen sind elektrisch geladene Teilchen → Anionen lonen mit negaliver Ladung kationen lonen mit positiver Ladung außen innen elektrische Spannung entsteht wenn man unterschiedliche elektrische Ladungen unter Einsatz von Energie trennt Jedoch haben getrennte Ladungen das Bestreben sich auszugleichen. Dieses Bestreben ist die elektrische Spannung. Man bezeichnet es auch als elektrisches Potenzial. die Einheit des Potemials ist Volt (v) Nervenzellen codieren ihre Informationen für die Weiterleitung in Form eines Binärcodes (0010110...) → die O ist das Ruhe potenzial /die & des geschlossen Ursachen für Ruhepotenzial Konzentrationsunterschied zwischen extrazellulären Raum und Zellinnerem • selektive Permeabilität der Membran → A kann nicht durch die Membran und ↳ kann durch lonenkanale ungestört hereusströmen (N₂¹ kenn geringfügig einströmen (leckstrom) wegen dem konzentrationsgefälle von Na+ ) → elektrischer Gradient spannungsgefälle (2.13 außen + ... mV und innen → Konzentrationsgelälle /Diffusionsdruch: bezogen auf eine Stoffart → 2.B außen mehr Net als (mv) → bezogen auf Gesamtheit der Stoffe Bsp. K* Diffusion Die Wanderung der Teilchen entlang ihres Konzentrationsgefälles vom Ort der höheren zum Ort der niedrigeren konzentration CL kt Ladungs- getalle offen Ladungs- CL getalle CL CL CL innen → dann hat Ne des Bestreben die konzentration auszugleichen - 22- lonenverteilung bei einem Ruhepotenzial In der Nervenzelle : Gberwiegend k-lonen und (intrazellulär) Außerhalb der Zelle: (extrazellulär) Potenzial an einer ruhenden Zelle: überwiegend Na* und a (Chlorid) die Natrium-kalium - Pumpe : A (organische Anionen) dient der Aufrechterhaltung des Ruhe potenzials Funktionsweise: extrazelluläre Flüssigkeit d.h das Zellinnere nimmt an negativer Ladung zu wodurch ein Ruhepotenzial aufrecht erhalten oder aufgebaut werden kann (1 Na¹ mehr nach außen ) Messung des Ruhepotenzials: - Kaliumkanal • bei jedem Transportvorgang werden durch Verbrauch eines ATP (Energie) - Moleküls 3 Na¹ - lonen aus der Zelle raus transportiert und 2 k-lonen hinein Zellmembran (Axon) Zellinneres (Nervenzelle) CL → Bei Einführung weier Elektroden in die extrazelluläre Flüssigkeit und in das Innere der unerregten Nervenzelle so kann man eine Spannung messen. Bei einem Ruhe potenzial liegt diese bei ca. -70 mV (das innere der Vervenzelle ist negativ) Muskelzellen -80/90 mV Außenmedium DOO CL Zellplasma Mit feinen Glashapillaren, die mit einer Selzlösung gefüllt sind kann man das Membranpotenzial messen dabei ist die Messelektrode im Zellinneren und eine Bezugselektrode im Zelläußeren. ein Oszilloskop zeigt denn den elektrischen Unterschied zwischen innen und außen → das Potenzial →Für die Messung muss die Nervenzelle in einer Salzlösung liegen A +-Jon Na Natrium/Kalium-Pumpe ATP 000 Na+ CL WWW Herkmale eines Ruhepotenzials: → Diffusionsdruck nach außen für kalium (chemischer Gradient / Unterschied ) → Ausstrom von k → Zellinnere wird negativer → Kalium strömt dem kalium-konzentrationsgelälle zufolge fortlaufend durch die geöffneten kt-Kanäle. Somit wird das Zellinner immer mehr negativ aufgeladen. Dies passiert Solange bis der gegen läufige Diffusionsdruck genauso hoch ist. Genau bei diesem Wert, pendelt sich das Ruhepotenzial ein → elektrischer Gradient hoch : Bestreben zum Ausgleich (deshalb eine Spannung von 70 mV) → Unterschiede in der Durchlässigkeit (Permeabilität der Membran ) für die einzelmen lonen: viele geöffnete k*-Kanäle / wenig geöffnete Na¹ Kanäle /mäßige bew. keine Permeabilität für (1- →>> beständige Tätigkeit der Natrium - kalium-Pumpe Undurchlässigkeit der A-Proteine ADP/P CL K+ Na+ K-lon K+ Na+ K+ ↑ CL K+ CI-Ion A CL Eiweiß-Anion CL Natriumkanal (geschlossen) Na CL Na-Leckstrom AbiBlick - 23- Aktionspotenzial Ausgangspunkt Ruhe potenzial Entstehungsorte: Aktionspotenziale werden nur an bestimmten Abschnitten von erregbaren Zellen gebildet bei markhaltigen Zellen: Axon-hügel (speziell in der Impuls - Entstehungsregion, an den ranvier 'schen Schnürringen an dem Axonnahem Teil der synaptischen Endknöpfchen → → Merkmale der Orte : ● Ablauf eines Aktionspotenzials: Es gibt keine aus mehreren legen bestehende Myelinscheide Es gibt schnelle und viele Na+ - Kanale Funktionsweise: siehe Ablauf ") Es gibt auch eine große Zahl an verzögerten spannungsgesteuerten k²-kanäle (Funktionsweise: siehe Ablauf") Ruhepotenzial: An der Membran des Axons herrsch ein Ruhepotenzial → Sie ist damit in einem erregbaren Zustand. Depolarisation (Initial phase): Es kommt zu einer Depolarisation der Hembran bis zur Erregungsschwelle. D.h. die Spannung im Zellinneren wird weniger negativ. (die konzentration an kationen steigt etwas. (schwellenwert von - so mv ) Wodurch ? : Meistens durch einen Stromfluss benachbarter Membran abschnitte kriechströme " - 3 Depolarisation - Aufstrich Nach Erreichen der Erregungsschwelle öffnen sich die Spannungsgesteuerten Na²-kanale. Dem Diffusionsdruck und dem konzentrationsgefälle folgend Strömmt Natrium (+) In die Zelle. Ne vergrößert die Depolarisation selbst verstärkende Kettenreaktion beginnt : ↳der Va. Einstrom erhöht sich durch die öffnung weiterer Kanale Das Membran potenzial erreicht positive Werte 11 "Overshoot • schneller Aufstieg zum Spitzen- potenzial" → Zum Ende öffnen sich bereits einige der Depolarisation der Membran + verzögerten Spannungsgesteuerten V-kanale kalium Strömt dem Diffusionsdruck folgend aus der Zelle hereus. + + +40- "Positive Rückhopplung " 0 -50- -70- -100. öffnung von Na-Kanälen Spannung in mV Einstrom von Natrium 11 + 1. + 2 Aktionspotenzial 2. + Spitze (Peak): Die maximale Depolarisation ist bei etwa 30 mV erreicht. Es kommt zum Kippen des Potenzials. Warum ? : 11 Ruhepotenzial: Alle k'-kariale sind geschlossen und das überflüssige kalium außerhalb der Zelle diffundiert weg, Sodass des Potenzial eines Ruhe potenzials wieder erreicht ist Depolarisation 4 4. Repolarisation 6 Hyperpolarisation. Durch die relativ Lange Öffnungszeit der k-kanale Strömen mehr Kalium - lonen heraus, als zur Wiederherstellung des Ruhepotenzials notwendig sind. Der Potenzialwert ist somit kurzzeitig negativer als das Auhe potenzial Hyperpola- risation 6 6. + Schwellenwert 7. Ruhepotenzial + 8 der le* Einstrom in die Zelle nimmt ab, weil sich bereits einige kanale schließen (maximale Öffnungsdever von 1-2 milli sekunden ) → nach dem Schließen sind die kanale refraktär (blockiert). Außerdem ist das Zellinnere positiv, weshalb Ne* sich gegen den elektrischen Gradienten bewegen muss. Peak Diffusionsdruck von Na' nach innen und elektrischer Gradient nach außen gleich hoch Zunahme des Ausstroms von k* Repolerisation : Na²-kanäle schließen sich allmählich und immer mehr k²-kanale öffnen sich wodurch kt nach außen strömt. (dem chemischen und elektrischen Des Membranpotenzial wird negativer und nähert sich dem Ruhe potenzial Gradienten zufolge). Zeit in ms -24- Refraktärzeit: +40- O -50 -70- -100 Spannung in mV + 2 + Zeitpunkt X absolut Aktionspotenzial 4 " ++++ Axonhügel relativ + → das Programm des Aktionspotenzials Lauft autonom (ohne Eingriffe von außen ) ab. Bei Erreichen der Erregungsschwelle entsteht immer ein voll ausgebildetes Aktionspotenzial. Wird die Schwelle nicht erreicht, bleibt das Aktionspotenzial aus →Alles-oder - Nichts-Gesetz der Erregung. Weiterleitung an markhaltigen Nerven fasern : → Die Leitungsgeschwindigkeit ist sehr hoch 1 Љ + 8 Weiterleitung von Aktionspotenzialen an marklosen Nerven fasern: → Spannungsgesteuerte Vianäle sind relativ gleichmäßig über die Membran verteilt Membranpotenzial → Wenn am Beginn des Axons einer marklosen Nervenfaser ein Aktionspotential ensteht hat dies Auswirkungen auf benachbarte Membranabschnitte zwischen den depolarisierten Bereichen (+20 mV) und den unerregten Nachbarbezirken (-70 mV) besteht eine Spannungsdifferenz ↳die Spannungsdifferenz sorgt dafür, dass die unerregten Nachbarbezirhe ebenfalls depolarisiert werden → elektrotonische Ausbreitung der Potenzialänderung (kriechstrom) →Der depolarisierende Effekt nimmt bei zunehmender Entfernung ab. Er reicht aber aus um die Membran über die Erregungsschwelle hinaus zu bringen und somit neue Aktionspotentiale entlang des Axons w bilden Auf diese Weise pflanzt sich das Aktionspotential entlang des Axons fort → kontinuierliche Erregungsleiter Erregungsleiter erfolgt relativ langsam (leitfähigheit wird von Axondurchmesser und Temperatur bestimmt) dicke, wohl temperierte Axons leiten am schnellsten Zeit in ms N ++ +++++ +++++++ "1 → Einmal geöffnete Na - Kanäle sind nach dem schließen vorerst blockiert Solange bis sich das Membranpotenzial wieder beim Ruhewert befindet. → D.h während eines Aktionspotenziales ist das Bilden eines zweiten unmöglich die Membran ist refraktär (unerregbar ) → absolute Refraktärzeit: Na²-kanale noch alle blockiert kein weiteres Aktionspotenzial möglich. → relative Refraktärzeit: Einige Na-kanäle befinden sich bereits in einem aktiven Zustand. Bei starker Reizung ist die Bildung eines schwächeren Aktionspotenzials möglich. → die Refraktärzeit begrenzt die Aktionspotenziale in einer Sekunde auf Soo → Sie schützt das Gehirn vor übererregung / Reizüberflutung Zeitpunkt X + Ams An den Bereichen der Myelinscheide hann hein Aktionspotenzial enstehen. Außerdem ist hier, und im Bereich des Somas die Dichte Spannungsgesteuerter lonenkanäle gering Eine Potenzialweiterleitung ist also nur elektrotonisch als kriechstrom möglich (1 → Im Bereich des Axonhügels, sowie im Bereich der renvier'schen Schnürringe und der Endknöpfchen het die Membran kontakt zur Extrazellularflüssigkeit. Außerdem gibt es genug spennungsgesteuerte lonen kanäle, weshalb dort Aktionspotenziale erzeugt werden können → wenn am Axonhügel ein Aktionspotenzial entsteht, entwickelt sich eine Potenzialdifferenz zwischen Axonhügel und erstem Schnüring dies bewitht einen kriechstrom im wischenbereich D →Am ersten Schnürring ruft dieser Stromfluss eine Depolarisation hervor, die den Schwellenwert überschreitet → Aktionspotenzial entsteht → Die Erregung p 1 Springt von Schnurring zu Schnürrring →saltatorische Erregungsleitung "1 2 Axon hügel Zeitpunkt X + 2 ms +++++++ ++++++ r ++++++++++++ usw. (Prozess setzt sich fort) refraktär, weil dort eben erst ein Aktionspotenzial entstanden ist - 25-