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nj1109
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Die Ruhepotential Nervenzelle und ihre Funktionsweise bilden die Grundlage der neuronalen Signalübertragung. Die Nervenzelle ist ein komplexes System, das durch präzise Ionenverteilung Ruhepotential und Aktionspotential charakterisiert wird.
20.3.2021
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Das Ruhepotential einer Nervenzelle ist ein grundlegender Zustand, der für die Funktion des Nervensystems entscheidend ist. Es entsteht durch eine ungleiche Verteilung von Ionen innerhalb und außerhalb der Zelle:
Im Inneren des Axons befinden sich viele Kaliumionen (K+) und organische Anionen (A-), während außen hauptsächlich Natrium- (Na+) und Chloridionen (Cl-) vorliegen.
Aufgrund des Konzentrationsgefälles strömen K+-Ionen nach außen, was zu einer Ladungstrennung und einem elektrischen Potential führt.
Es stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Ein- und Ausstrom ein, das Ruhepotential, welches bei etwa -70 mV liegt.
Die Natrium-Kalium-Pumpe spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des Ruhepotentials:
Vocabulary: Ruhepotential - Der elektrische Spannungszustand einer Nervenzelle in Ruhe, der durch ungleiche Ionenverteilung entsteht.
Example: Die Natrium-Kalium-Pumpe arbeitet wie ein molekularer Aufzug, der ständig Ionen gegen ihr Konzentrationsgefälle transportiert.
Highlight: Die präzise Regulation des Ruhepotentials durch die Natrium-Kalium-Pumpe ist essentiell für die Funktionsfähigkeit von Nervenzellen.
Das Aktionspotential ist ein kurzzeitiger Spannungsimpuls, der entlang des Axons einer Nervenzelle wandert und der Informationsübertragung dient. Es entsteht in folgenden Schritten:
Depolarisation: Wenn die Erregung einen Schwellenwert überschreitet, öffnen sich spannungsgesteuerte Na+-Kanäle. Na+-Ionen strömen ein und die Membraninnenseite wird positiv.
Repolarisation: Na+-Kanäle schließen sich und K+-Kanäle öffnen sich. K+-Ionen strömen aus, das Membranpotential wird wieder negativer.
Hyperpolarisation: Durch das langsame Schließen der K+-Kanäle sinkt das Potential kurzzeitig unter den Ruhewert.
Rückkehr zum Ruhepotential: Die Natrium-Kalium-Pumpe stellt die ursprüngliche Ionenverteilung wieder her.
Die Weiterleitung des Aktionspotentials erfolgt auf zwei Arten:
Definition: Aktionspotential - Ein kurzzeitiger elektrischer Impuls, der entlang des Axons einer Nervenzelle wandert und der Signalübertragung dient.
Highlight: Die saltatorische Erregungsweiterleitung an myelinisierten Neuronen ermöglicht eine deutlich schnellere Signalübertragung als die kontinuierliche Weiterleitung.
Vocabulary: Refraktärzeit - Zeitraum verminderter Erregbarkeit eines Axonabschnitts nach Durchlauf eines Aktionspotentials.
Die Erregungsübertragung an der Synapse ist ein komplexer Prozess, der die Weiterleitung von Nervenimpulsen zwischen Neuronen ermöglicht. Hier ist der Ablauf:
Ein ankommendes Aktionspotential löst die Öffnung von Ca2+-Kanälen im synaptischen Endknöpfchen aus.
Der Einstrom von Ca2+-Ionen bewirkt die Wanderung von Vesikeln zur präsynaptischen Membran.
Neurotransmitter werden in den synaptischen Spalt ausgeschüttet.
Die Transmitter binden an Rezeptoren der postsynaptischen Membran und öffnen ligandengesteuerte Na+-Kanäle.
Na+-Ionen diffundieren ein und depolarisieren die Membran, wodurch ein erregendes postsynaptisches Potential (EPSP) entsteht.
Acetylcholinesterase spaltet die Transmitter, die dann von der präsynaptischen Membran wieder aufgenommen und recycelt werden.
Example: Die Erregungsübertragung an der Synapse kann mit einem Staffellauf verglichen werden, bei dem der Neurotransmitter als Staffelstab fungiert.
Vocabulary: Neurotransmitter - Chemische Substanzen, die zur Informationsübertragung an chemischen Synapsen dienen, z.B. Adrenalin.
Highlight: Die präzise Regulation der Neurotransmitterausschüttung und -wiederaufnahme ist entscheidend für eine effektive synaptische Übertragung.
Es gibt zwei Arten der Erregungsweiterleitung:
Definition: Die saltatorische Erregungsweiterleitung erfolgt sprunghaft an myelinisierten Neuronen.
Highlight: Die saltatorische Weiterleitung ist deutlich schneller als die kontinuierliche.
Example: Bei myelinisierten Neuronen "springt" das Aktionspotential von Schnürring zu Schnürring.
Ein Neuron besteht aus verschiedenen strukturellen Komponenten, die jeweils spezifische Funktionen erfüllen:
Der Zellkörper (Soma) enthält den Zellkern und fungiert als Stoffwechselzentrum. Von ihm gehen baumartig verzweigte Dendriten aus, die Reizinformationen zum Zellkörper leiten. Das Axon ist für die Erregungsleitung vom Zellkörper weg verantwortlich. Es wird von Schwann'schen Zellen umhüllt, die es isolieren. An den Ranvier'schen Schnürringen ist diese Isolierschicht unterbrochen, was eine sprunghafte Weiterleitung der Erregung ermöglicht. Am Ende des Axons befinden sich synaptische Endknöpfchen, die die Verbindung zur nächsten Zelle herstellen.
Vocabulary: Soma - Der Zellkörper eines Neurons, der den Zellkern enthält und als Stoffwechselzentrum dient.
Definition: Ranvier'sche Schnürringe sind Unterbrechungen in der Isolierschicht des Axons, an denen die Erregung sprunghaft weitergeleitet wird.
Highlight: Die spezifische Struktur eines Neurons ermöglicht eine effiziente und gerichtete Weiterleitung von Nervenimpulsen.
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Das Ruhepotential einer Nervenzelle ist ein grundlegender Zustand, der für die Funktion des Nervensystems entscheidend ist. Es entsteht durch eine ungleiche Verteilung von Ionen innerhalb und außerhalb der Zelle:
Im Inneren des Axons befinden sich viele Kaliumionen (K+) und organische Anionen (A-), während außen hauptsächlich Natrium- (Na+) und Chloridionen (Cl-) vorliegen.
Aufgrund des Konzentrationsgefälles strömen K+-Ionen nach außen, was zu einer Ladungstrennung und einem elektrischen Potential führt.
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Das Aktionspotential ist ein kurzzeitiger Spannungsimpuls, der entlang des Axons einer Nervenzelle wandert und der Informationsübertragung dient. Es entsteht in folgenden Schritten:
Depolarisation: Wenn die Erregung einen Schwellenwert überschreitet, öffnen sich spannungsgesteuerte Na+-Kanäle. Na+-Ionen strömen ein und die Membraninnenseite wird positiv.
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Biologie - Abilernzettel Biologie NRW: Neurobiologie
Lernzettel für das Abi in Biologie (LK), 4/4: Neurobiologie
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