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Neurobiologie: Das Ruhepotential und das Aktionspotential einfach erklärt

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Amelie

20.10.2021

Biologie

Neurobiologie: Das Ruhepotential

Neurobiologie: Das Ruhepotential und das Aktionspotential einfach erklärt

Das Ruhepotential ist ein grundlegender Mechanismus in Nervenzellen, der durch Ionenverteilung und Membranpermeabilität entsteht und -70 mV beträgt.

  • Ruhepotential wird durch chemische und elektrische Gradienten bestimmt
  • Selektive Membrandurchlässigkeit und Ionenkonzentrationen sind entscheidend
  • Natrium-Kalium-Pumpe erhält das Ruhepotential aktiv aufrecht
  • Komplexes Zusammenspiel von Ionenkanälen und Pumpen stabilisiert das Potential
...

20.10.2021

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Das Ruhepotential
1. Zwei treibende Kräfte des Ruhepotentials
-Chemischer Gradient d.h. das Konzentrationsgefälle
-Elektrischer Gradient/Spa

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Die Natrium-Kalium-Ionenpumpe und ihre Bedeutung

Die Natrium-Kalium-Ionenpumpe spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des Ruhepotentials in der Axonmembran. Diese Pumpe, ein Membranprotein, transportiert aktiv drei Natriumionen nach außen und im Gegenzug zwei Kaliumionen nach innen. Dieser Vorgang erfolgt gegen das Konzentrationsgefälle und verbraucht ATP, weshalb er als aktiver Transport bezeichnet wird.

Highlight: Die Natrium-Kalium-Pumpe ist essentiell für die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials.

Das Ruhemembranpotential, das elektrische Potential der nicht erregten Nervenzelle, entsteht durch die Ladungsdifferenz zwischen Außen- und Innenseite der Zellmembran des Axons. Diese Differenz beträgt etwa -70 mV, wobei das Innere der Nervenzelle negativ geladen ist.

Zusammengefasst lässt sich sagen, dass das Ruhepotential an einer nicht erregten Nervenzelle gemessen wird. Die Ionenverteilung von Kalium, Natrium, Chlorid und organischen Anionen spielt dabei eine zentrale Rolle. Kaliumionen befinden sich vermehrt im Zellinneren, während Natriumionen in der extrazellulären Flüssigkeit überwiegen. Die Zellmembran ist für organische Anionen undurchlässig, sodass diese nur im Zellinneren vorkommen.

Example: Kaliumionen diffundieren aufgrund des hohen Konzentrationsgefälles nach außen, während Natriumionen aufgrund des elektrischen Gradienten langsam nach innen strömen.

Ohne die Aktivität der Natrium-Kalium-Ionenpumpen würde der Leckstrom an Natriumionen das Zellinnere des Axons mit der Zeit positiver machen, was zum Zusammenbruch des Membranpotentials führen würde. Die Pumpen wirken diesem Prozess entgegen, indem sie unter ATP-Verbrauch je drei Natriumionen nach außen und zwei Kaliumionen nach innen transportieren.

Vocabulary: ATP AdenosintriphosphatAdenosintriphosphat ist der Energielieferant für zelluläre Prozesse.

Durch diese Ladungstrennung baut sich an der Membran eine Spannung auf, die das Ruhemembranpotential von -70 mV im Inneren der Zelle bzw. des Axons aufrechterhält.

Definition: Das Ruhemembranpotential ist das elektrische Potential einer ruhenden Nervenzelle, das durch die Aktivität der Natrium-Kalium-Pumpe aufrechterhalten wird.

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Biologie

588

20. Okt. 2021

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Neurobiologie: Das Ruhepotential und das Aktionspotential einfach erklärt

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Amelie

@ameliertk

Das Ruhepotential ist ein grundlegender Mechanismus in Nervenzellen, der durch Ionenverteilung und Membranpermeabilität entsteht und -70 mV beträgt.

  • Ruhepotential wird durch chemische und elektrische Gradienten bestimmt
  • Selektive Membrandurchlässigkeit und Ionenkonzentrationen sind entscheidend
  • Natrium-Kalium-Pumpe erhält das Ruhepotential aktiv aufrecht
  • Komplexes Zusammenspiel... Mehr anzeigen

Das Ruhepotential
1. Zwei treibende Kräfte des Ruhepotentials
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Die Natrium-Kalium-Ionenpumpe und ihre Bedeutung

Die Natrium-Kalium-Ionenpumpe spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des Ruhepotentials in der Axonmembran. Diese Pumpe, ein Membranprotein, transportiert aktiv drei Natriumionen nach außen und im Gegenzug zwei Kaliumionen nach innen. Dieser Vorgang erfolgt gegen das Konzentrationsgefälle und verbraucht ATP, weshalb er als aktiver Transport bezeichnet wird.

Highlight: Die Natrium-Kalium-Pumpe ist essentiell für die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials.

Das Ruhemembranpotential, das elektrische Potential der nicht erregten Nervenzelle, entsteht durch die Ladungsdifferenz zwischen Außen- und Innenseite der Zellmembran des Axons. Diese Differenz beträgt etwa -70 mV, wobei das Innere der Nervenzelle negativ geladen ist.

Zusammengefasst lässt sich sagen, dass das Ruhepotential an einer nicht erregten Nervenzelle gemessen wird. Die Ionenverteilung von Kalium, Natrium, Chlorid und organischen Anionen spielt dabei eine zentrale Rolle. Kaliumionen befinden sich vermehrt im Zellinneren, während Natriumionen in der extrazellulären Flüssigkeit überwiegen. Die Zellmembran ist für organische Anionen undurchlässig, sodass diese nur im Zellinneren vorkommen.

Example: Kaliumionen diffundieren aufgrund des hohen Konzentrationsgefälles nach außen, während Natriumionen aufgrund des elektrischen Gradienten langsam nach innen strömen.

Ohne die Aktivität der Natrium-Kalium-Ionenpumpen würde der Leckstrom an Natriumionen das Zellinnere des Axons mit der Zeit positiver machen, was zum Zusammenbruch des Membranpotentials führen würde. Die Pumpen wirken diesem Prozess entgegen, indem sie unter ATP-Verbrauch je drei Natriumionen nach außen und zwei Kaliumionen nach innen transportieren.

Vocabulary: ATP AdenosintriphosphatAdenosintriphosphat ist der Energielieferant für zelluläre Prozesse.

Durch diese Ladungstrennung baut sich an der Membran eine Spannung auf, die das Ruhemembranpotential von -70 mV im Inneren der Zelle bzw. des Axons aufrechterhält.

Definition: Das Ruhemembranpotential ist das elektrische Potential einer ruhenden Nervenzelle, das durch die Aktivität der Natrium-Kalium-Pumpe aufrechterhalten wird.

Das Ruhepotential
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Das Ruhepotential und seine treibenden Kräfte

Das Ruhepotential in Nervenzellen wird durch zwei Hauptfaktoren bestimmt: den chemischen Gradienten Konzentrationsgefa¨lleKonzentrationsgefälle und den elektrischen Gradienten SpannungSpannung. Diese Faktoren beeinflussen die Verteilung verschiedener Ionen innerhalb und außerhalb der Zelle.

Die Ionenverteilung spielt eine entscheidende Rolle. Außerhalb der Zelle finden sich wenige Kaliumionen, viele Natriumionen und Chloridionen, aber keine organischen Anionen. Im Zellinneren hingegen gibt es viele Kaliumionen, wenige Natrium- und Chloridionen sowie organische Anionen.

Die Membran des Axons weist eine selektive Durchlässigkeit auf:

  • Kaliumionen können leicht durch zahlreiche Kalium-Ionenkanäle diffundieren.
  • Natriumionen passieren die Membran nur schlecht, was zu einem geringen Leckstrom führt.
  • Chloridionen sind mäßig durchlässig.
  • Organische Anionen können die Membran nicht passieren.

Highlight: Die selektive Membrandurchlässigkeit ist entscheidend für die Entstehung des Ruhepotentials.

Das Ruhepotential entsteht, wenn Kaliumionen aufgrund des Konzentrationsgefälles nach außen diffundieren. Dieser Prozess setzt sich fort, bis der negative Ladungsüberschuss durch organische Anionen weitere Kaliumionen am Verlassen der Zelle hindert. Gleichzeitig diffundieren Natriumionen langsam ins Zellinnere, was als Leckstrom bezeichnet wird.

Vocabulary: Leckstrom bezeichnet das unerwünschte Passieren von Ionen durch die Membran.

Ein Problem entsteht dadurch, dass jedes eingedrungene Natriumion eine positive Ladung ins Axon transportiert, wodurch ein weiteres Kaliumion die Zelle verlassen kann. Ohne Gegenmaßnahmen würde dies langfristig zum Zusammenbruch des Ruhepotentials führen.

Definition: Das Ruhepotential ist die elektrische Spannung zwischen Innen- und Außenseite der Zellmembran im nicht erregten Zustand, die etwa -70 mV beträgt.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

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Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

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Jana V

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Lena M

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Timo S

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Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

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Marcus B

iOS user

Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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