Das Ruhepotenzial der Nervenzelle

Die zweite Seite des Dokuments widmet sich dem Ruhepotenzial, einem grundlegenden Konzept in der Neurobiologie, das oft in Biologie Abitur Prüfungsaufgaben thematisiert wird. Das Ruhepotenzial ist die elektrische Spannung, die zwischen der Innen- und Außenseite einer Nervenzellmembran im Ruhezustand besteht.

Wichtige Aspekte des Ruhepotenzials:

• Es beträgt typischerweise -70 mV, wobei das Zellinnere negativ geladen ist.
• Es entsteht durch die ungleiche Verteilung von Ionen beiderseits der Zellmembran.
• Die Natrium-Kalium-Pumpe spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials.

Definition: Das Ruhepotential ist das Membranpotential einer erregbaren Zelle im Ruhezustand, das durch die ungleiche Verteilung von Ionen und die selektive Permeabilität der Membran entsteht.

Die Entstehung des Ruhepotenzials basiert auf mehreren Faktoren:

1. Die selektive Permeabilität der Axonmembran erlaubt eine unterschiedliche Diffusion von Ionen.
2. Kalium-Ionen diffundieren leicht nach außen, während Natrium- und Chlorid-Ionen schwerer nach innen gelangen.
3. Die Natrium-Kalium-Pumpe transportiert aktiv Natrium-Ionen nach außen und Kalium-Ionen nach innen.

Highlight: Die Natrium-Kalium-Pumpe ist entscheidend für die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials. Sie transportiert 3 Natrium-Ionen nach außen und 2 Kalium-Ionen nach innen, wodurch die ungleiche Ionenverteilung aufrechterhalten wird.

Das Verständnis des Ruhepotenzials ist grundlegend für die Erklärung der Entstehung und Weiterleitung von Aktionspotenzialen, einem weiteren wichtigen Thema in Biologie Abitur Stoffwechsel Aufgaben.

Die Natrium-Kalium-Pumpe und das Aktionspotenzial

Die dritte Seite des Dokuments konzentriert sich auf die detaillierte Funktionsweise der Natrium-Kalium-Pumpe und gibt eine Einführung in das Konzept des Aktionspotenzials. Diese Themen sind zentral für das Verständnis der Nervenzellenfunktion und tauchen regelmäßig in Biologie Abituraufgaben mit Lösungen Hessen auf.

Die Natrium-Kalium-Pumpe:

1. Transportiert 3 Natrium-Ionen nach außen und 2 Kalium-Ionen nach innen.
2. Benötigt Energie in Form von ATP für diesen aktiven Transport.
3. Durchläuft einen komplexen Zyklus von Konformationsänderungen.

Example: Ein vollständiger Zyklus der Natrium-Kalium-Pumpe umfasst 10 Schritte, von der Bindung der Natrium-Ionen bis zur Freisetzung der Kalium-Ionen ins Zellinnere.

Das Aktionspotenzial wird als Folge elektrischer Erregung der Nervenzelle beschrieben:

1. Am Axonhügel wird der Schwellenwert erreicht.
2. Spannungsgesteuerte Natrium-Kanäle öffnen sich.
3. Die Membran wird kurzzeitig innen positiv geladen (Depolarisation).
4. Natrium-Kanäle schließen sich und werden refraktär.
5. Kalium-Kanäle öffnen sich, die Membran wird repolarisiert.

Highlight: Die Entstehung des Aktionspotentials ist ein selbstverstärkender Prozess. Ein Natrium-Strom breitet sich aus und öffnet weitere spannungsgesteuerte Natrium-Kanäle in der Nachbarschaft.

Das Verständnis dieser Prozesse ist entscheidend für die Beantwortung von Fragen in Biologie Abitur Prüfungsaufgaben, die sich oft auf die Funktion der Nervenzelle und die Entstehung des Ruhepotentials konzentrieren.