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Neurobiologie Lernzettel PDF: Nervenzelle, Ruhepotential, Aktionspotential - Einfach Erklärt

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Neurobiologie Lernzettel PDF: Nervenzelle, Ruhepotential, Aktionspotential - Einfach Erklärt

Nele

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Die Neurobiologie untersucht die Funktionsweise des Nervensystems auf zellulärer Ebene. Nervenzellen, auch Neuronen genannt, sind für die Informationsverarbeitung im Körper verantwortlich. Sie bestehen aus Dendriten, Soma, Axon und Endknöpfchen. Das Ruhepotenzial einer Nervenzelle beträgt etwa -70 mV und wird durch Ionengradienten und selektive Membranpermeabilität aufrechterhalten. Die Natrium-Kalium-Pumpe spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials. Das Aktionspotenzial ist ein elektrisches Signal, das entlang des Axons weitergeleitet wird und der Informationsübertragung dient.

23.4.2022

24529

Q 3.1 NEUROBIOLOGIE
BAU UND FUNKTION DER NERVENZELLE
Nervenzellen (Neuronen) sind für die Aufnahme, Verarbeitung und Weiterleitung von Infor

Zustandekommen und Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials

Das Ruhepotenzial einer Nervenzelle ist ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Faktoren. Es entsteht durch die ungleiche Ionenverteilung inner- und außerhalb der Zelle und wird durch verschiedene Mechanismen aufrechterhalten.

Der Prozess lässt sich wie folgt beschreiben:

Durch die ungleiche Ionenkonzentration entsteht ein Konzentrationsgefälle.
Kaliumionen diffundieren durch ständig geöffnete Kaliumkanäle nach außen, wobei sie positive Ladungen mitnehmen.
Negativ geladene organische Ionen bleiben im Zellinneren zurück, was zu einer Ladungstrennung führt.
Chloridionen diffundieren ins Zellinnere und verstärken die negative Ladung dort.
Der elektrische Gradient wirkt dem chemischen Gradienten entgegen und hält Kaliumionen zurück.

Highlight: Das Gleichgewicht zwischen chemischem und elektrischem Gradienten ist entscheidend für die Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials.

Obwohl die Membran im Ruhezustand für Natriumionen nicht permeabel sein sollte, sickern einige Ionen durch undichte Stellen ein. Dies würde langfristig zum Zusammenbruch des Ruhepotenzials führen. Um dies zu verhindern, sind in der Membran Natrium-Kalium-Ionenpumpen eingebaut.

Vocabulary: Natrium-Kalium-Ionenpumpe - Ein Enzym in der Zellmembran, das Natriumionen aus der Zelle und Kaliumionen in die Zelle pumpt, um das Ruhepotenzial aufrechtzuerhalten.

Example: Die Natrium-Kalium-Ionenpumpe funktioniert wie ein Türsteher, der ständig Natriumionen aus dem Club (Zelle) wirft und Kaliumionen einlässt, um die richtige "Stimmung" (Ruhepotenzial) aufrechtzuerhalten.

Diese Pumpen transportieren Ionen aktiv gegen ihr Konzentrationsgefälle, was Energie in Form von ATP verbraucht. Dieser Vorgang wird als aktiver Transport bezeichnet und ist essentiell für die Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials und damit für die Funktionsfähigkeit der Nervenzelle.

Definition: Aktiver Transport - Ein energieabhängiger Prozess, bei dem Substanzen gegen ihren Konzentrationsgradienten transportiert werden.

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Das Ruhepotenzial

Das Ruhepotenzial ist ein fundamentales Konzept in der Neurobiologie. Es beschreibt den elektrischen Zustand einer Nervenzelle im Ruhezustand, bei dem eine Potenzialdifferenz von etwa -70 mV zwischen dem Zellinneren und dem extrazellulären Raum besteht.

Für die Entstehung des Ruhepotenzials sind mehrere Faktoren verantwortlich:

Chemischer Gradient: Ionen streben einen Konzentrationsausgleich an.
Elektrischer Gradient: Ionen streben einen Spannungsausgleich an.
Semipermeable Membran: Trennt das Zellinnere vom Zelläußeren.
Selektive Permeabilität: Ionen können die Membran unterschiedlich gut passieren.
Natrium-Kalium-Ionenpumpe: Hält das Membranpotenzial durch aktiven Ionentransport aufrecht.

Die Ionenverteilung ist unausgeglichen:

Intrazellulär: Hauptsächlich Kaliumionen und organische Anionen (negativ geladen)
Extrazellulär: Hauptsächlich Natrium- und Chloridionen (positiv geladen)

Definition: Ruhepotenzial - Das elektrische Potenzial einer Nervenzelle im Ruhezustand, das durch die ungleiche Verteilung von Ionen entsteht.

Highlight: Die selektive Permeabilität der Membran ist entscheidend für die Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials. Kaliumionen können die Membran leicht passieren, während Natriumionen kaum durchkommen.

Example: Stellen Sie sich die Zellmembran wie einen Sieb vor: Kleine Kaliumionen können leicht hindurch, während größere Natriumionen zurückgehalten werden.

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Bau und Funktion der Nervenzelle

Die Nervenzelle (Neuron) ist die grundlegende Einheit des Nervensystems. Sie ist für die Aufnahme, Verarbeitung und Weiterleitung von Informationen zuständig. Obwohl Nervenzellen in ihrer Funktion variieren können, weisen sie alle einen ähnlichen Grundbauplan auf.

Die Hauptbestandteile einer Nervenzelle sind:

Dendriten: Reich verzweigte Ausläufer des Somas, die zur Informationsaufnahme dienen.
Soma: Der Zellkörper, der die aufgenommenen Reize sammelt und verarbeitet.
Axonhügel: Ursprungsstelle des Axons und Ort der Aktionspotenzialbildung.
Axon: Langer Fortsatz zur Weiterleitung von Aktionspotenzialen.
Endknöpfchen: Bläschenförmige Verdickungen am Ende des Axons, die Neurotransmitter enthalten.
Schwann'sche Zellen: Bilden die Myelinscheide um das Axon.
Ranvier'sche Schnürringe: Unterbrechungen in der Myelinscheide.

Highlight: Die Struktur der Nervenzelle ist eng mit ihrer Funktion verbunden. Jeder Teil spielt eine spezifische Rolle in der Informationsverarbeitung und -weiterleitung.

Vocabulary: Myelinscheide - Eine isolierende Schicht um das Axon, die von Schwann'schen Zellen gebildet wird und die Signalübertragung beschleunigt.

Example: Ein Beispiel für die Funktionsweise einer Nervenzelle: Ein Reiz wird von den Dendriten aufgenommen, im Soma verarbeitet, am Axonhügel in ein Aktionspotenzial umgewandelt, entlang des Axons weitergeleitet und schließlich am Endknöpfchen durch Neurotransmitter an die nächste Zelle übertragen.

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Der Prozess lässt sich wie folgt beschreiben:

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Das Ruhepotenzial

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Soma: Der Zellkörper, der die aufgenommenen Reize sammelt und verarbeitet.
Axonhügel: Ursprungsstelle des Axons und Ort der Aktionspotenzialbildung.
Axon: Langer Fortsatz zur Weiterleitung von Aktionspotenzialen.
Endknöpfchen: Bläschenförmige Verdickungen am Ende des Axons, die Neurotransmitter enthalten.
Schwann'sche Zellen: Bilden die Myelinscheide um das Axon.
Ranvier'sche Schnürringe: Unterbrechungen in der Myelinscheide.

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Vocabulary: Myelinscheide - Eine isolierende Schicht um das Axon, die von Schwann'schen Zellen gebildet wird und die Signalübertragung beschleunigt.

Example: Ein Beispiel für die Funktionsweise einer Nervenzelle: Ein Reiz wird von den Dendriten aufgenommen, im Soma verarbeitet, am Axonhügel in ein Aktionspotenzial umgewandelt, entlang des Axons weitergeleitet und schließlich am Endknöpfchen durch Neurotransmitter an die nächste Zelle übertragen.