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ist selektiv permeabel, wobei Kaliumionen diese leicht, Natrium- und Chloridionen dieses aber nur bedingt passieren können. Organische Anionen werden komplett zurückgehalten. Durch das Konzentrationsgefälle entsteht ein chemischer Gradient und einige Kaliumionen diffundieren durch die selektiven Kaliumionen-Kanäle aus der Zelle hinaus und und bringen so positive Ladung auch außen. So entsteht eine Spannung an der Membran (außen positiv und innen negativ, da durch die Diffusion der Kaliumionen innen die positive Ladung "entfernt wurde") und durch den elektrischen Gradient werden wieder Kaliumionen durch die selektiven Kaliumionen Kanäle nach innen gezogen. Die Summe der beiden Gradienten bilden den elektrochemischen Gradient, welcher O ist, da durch beide Kräfte der Ein- und Ausstrom der Kaliumionen gleich groß ist. Ein Fließgleichgewicht entsteht. Durch den elektrischen Gradienten können auch Natriumionen in das Neuron gelangen und ein Leckstrom entsteht. Damit sich die Konzentrationen nicht ausgleichen und es zum Zusammenbruch des Ruhepotentials kommt, transportieren Natrium- Kalium-Ionenpumpen drei Natriumionen nach außen und gleichzeitig zwei Kaliumionen nach innen. Ein ATP Molekül bindet sich dabei an den nach innen offenen Carrier und die offenen Stellen werden von Natriumionen besetzt. Durch die Spaltung von ATP wird der Carrier phosphoryliert und ändert seine Konfirmation, wobei die Natriumionen nach außen geschleust werden. Dadurch werden zwei Bindungsstellen für Kaliumionen frei, welche bei Abspaltung des Phosphatrests nach innen geschleust werden. Der Carrier nimmt also unter ATP Verbrauch seinen Ausgangszustand an. + Außenraum Innenraum O Na+ A ys I H CL Na (k+) immer geöffneter Kanal lon Na K+ Na CL™ A- CL 38988 Pumpe innen 50 400 52 385 CL A Na 200 Na CL CL außen 440 20 560 Na* Konzentration innerhalb und außerhalb eines Axons Na Anionen Kaliumionen Natriumionen Chloridionen A A CL Na Na (k* Na* No+ CL k* CL Na A DOOOOO Phospholipidmembran selektiv permeabel Aktionspotenzial 1. Ruhepotential und Beginn der Depolarisation Durch die angelegte Reizspannung wird das Ruhepotential verringert und die spannungsabhänigen NA+ Kanäle öffnen sich und die Na+ Ionen strömen ins Innere des Axons ein (von -70mV zu -60mV). Es kommt zu einer Depolarisation an der Axonmembran, wobei lawinenartig weitere spannungsabhänige Na+ Kanäle geöffnet werden. 2. Auslösung des Aktionspotential Wenn der Schwellenwert von -40mV erreicht wird, kommt es zum alles oder nichts Gesetz -> es entsteht ein Aktionspotential in voller Höhe oder es entsteht keins. Jetzt werden schlagartig alle spannungsabhänigen Na+ Kanäle geöffnet und die Na+ Ionen strömen ins Axoninnere, demnach kommt es zu einer Spannungsumkehr an der Membran -> die Depolarisierung 3. Repolarisierung und Hyperpolarisation In der Refraktärphase werden die Natrium-Ionen-Kanäle durch ein Inaktivierungstor verschlossen und gleichzeitig werden spannungsgesteuerte Kalium-Ionen-Kanäle geöffnet. Aufgrund des elektrochemischen Gradienten, strömen die Kalium-Ionen nach außen, da das Membranpotential kein Hindernis darstellt. Dieser Vorgang wird als Repolarisierung bezeichnet, denn die ursprünglichen Ladungsverhältnisse werden wieder hergestellt. Es strömen mehr Kaliumionen aus, als Na+ Ionen ins Axon hineindiffundiert sind, daher liegt das Membranpotential unter dem Ruhepotential und die spannungsabhänigen Kanäle schließen sich wieder -> Hyperpolarisierung. Die Na+ K+ Pumpe stellt jetzt das Ruhepotential wieder her. 4. Refraktärphase Bis das Ruhepotential erreicht ist, sind die Natrium-Ionenkanäle noch geschlossen. Die Kaliumionen strömen nach außen, da das Membranpotential sich geändert hat.