Die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials in der Nervenzelle

Das Ruhepotential in der Nervenzelle wird durch ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Ionenmechanismen aufrechterhalten. Der sogenannte Leckstrom entsteht, wenn Natrium-Ionen aufgrund des Konzentrationsunterschieds durch die Axonmembran ins Innere eindringen. Für jedes eingedrungene Natrium-Ion verlässt ein Kalium-Ion das Axon.

Die Nervenzelle Funktion basiert wesentlich auf der Natrium-Kalium-Ionenpumpe. Dieses spezielle Carrier-Protein transportiert drei Natrium-Ionen nach außen und zwei Kalium-Ionen nach innen. Dieser aktive Transport benötigt Energie in Form von ATP, da die Ionen gegen ihr Konzentrationsgefälle bewegt werden müssen.

Definition: Die Natrium-Kalium-Ionenpumpe ist ein Transportprotein in der Zellmembran, das für die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials essentiell ist.

Der detaillierte Ablauf der Ionenpumpe erfolgt in mehreren Schritten: Zunächst bindet ATP an den nach innen geöffneten Carrier. Nach Anlagerung der Natrium-Ionen wird ein Phosphat-Rest vom ATP abgespalten. Der Carrier ändert seine Struktur, öffnet sich nach außen und gibt die Natrium-Ionen ab. Anschließend binden Kalium-Ionen, der Phosphat-Rest wird abgespalten, und der Carrier kehrt in seine Ausgangsposition zurück.

Das Aktionspotential und seine Entstehung in der Nervenzelle

Die Funktion Axon Nervenzelle zeigt sich besonders deutlich bei der Entstehung des Aktionspotentials. Wenn ein überschwelliger Reiz die Nervenzelle erregt, öffnen sich spannungsgesteuerte Natrium-Kanäle. Dies führt zu einem massiven Einstrom von Natrium-Ionen, wodurch sich die Ladung der Membran umkehrt (Depolarisation).

Highlight: Das Alles-oder-Nichts-Gesetz besagt, dass ein Aktionspotential entweder vollständig oder gar nicht ausgelöst wird.

Die Saltatorische Erregungsleitung ermöglicht eine schnelle Weiterleitung des Signals. Nach der Depolarisation schließen sich die Natrium-Kanäle automatisch, während sich Kalium-Kanäle öffnen. Der resultierende Kalium-Ausstrom führt zur Repolarisation der Membran. Kurzzeitig kommt es sogar zu einer Hyperpolarisation, bei der das Membranpotential unter den Ruhewert fällt.

Die Rolle der Schwannschen Zelle und der Myelinscheide

Die Schwannsche Zelle spielt eine zentrale Rolle bei der Myelinisierung der Axone. Diese Zellen wickeln sich um das Axon und bilden die Myelinscheide, die für die effiziente Erregungsleitung unerlässlich ist. Der Unterschied marklose und markhaltige Nervenfasern zeigt sich besonders in der Geschwindigkeit der Signalübertragung.

Vokabular: Die Myelinscheide ist eine isolierende Hülle um Axone, die aus Schwannschen Zellen gebildet wird.

Eine Myelinscheide Krankheit kann zu schweren neurologischen Störungen führen. Die korrekte Myelin Ernährung ist daher von großer Bedeutung für die Gesundheit des Nervensystems. Die Myelinscheide einfach erklärt ist eine Art Isolationsschicht, die die elektrische Signalübertragung beschleunigt.