Aktionspotential
Das Aktionspotential ist eine kurzzeitige, charakteristische Änderung des Membranpotentials, die der Signalübertragung in Nervenzellen dient. Es folgt dem Alles-oder-Nichts-Prinzip und lässt sich in mehrere Phasen unterteilen:
- Ruhezustand (-70 mV)
- Depolarisation
- Repolarisation
- Hyperpolarisation
Example: Ein Aktionspotential in einer Nervenzelle dauert etwa 1-2 Millisekunden.
Der Schwellenwert für die Auslösung eines Aktionspotentials liegt bei etwa -55 mV. Wird dieser durch einen Reiz überschritten, öffnen sich spannungsgesteuerte Natriumkanäle:
Highlight: Die Depolarisation wird durch einen schnellen Einstrom von Na+-Ionen verursacht, wodurch das Membranpotential kurzzeitig auf +30 mV ansteigt.
Anschließend schließen sich die Natriumkanäle und Kaliumkanäle öffnen sich. Dies führt zur Repolarisation:
- K+-Ionen strömen aus der Zelle
- Das Membranpotential kehrt zum Ruhewert zurück
In der Hyperpolarisationsphase sinkt das Potential kurzzeitig unter den Ruhewert, bevor es sich wieder einpendelt.
Definition: Das Alles-oder-Nichts-Prinzip besagt, dass ein Aktionspotential entweder vollständig oder gar nicht ausgelöst wird, unabhängig von der Reizstärke oberhalb des Schwellenwerts.
Die Ionenströme während eines Aktionspotentials werden durch spannungsgesteuerte Ionenkanäle reguliert:
- Natriumkanäle haben ein Aktivierungs- und ein Inaktivierungstor
- Kaliumkanäle besitzen nur ein spannungsgesteuertes Tor
Diese komplexe Regulation ermöglicht die präzise zeitliche und räumliche Steuerung der Erregungsweiterleitung in Nervenzellen.
