Biologie /

Neuronale Informationsverarbeitung - Neurobiologie

Neuronale Informationsverarbeitung - Neurobiologie

D

Dean

221 Followers
 

Biologie

 

11/12/13

Lernzettel

Neuronale Informationsverarbeitung - Neurobiologie

 Neuronale Informationsverarbeitung
Neuron als Grundelement der Nervenzellen
Kleinster & wichtigster Baustein des Nervensystems
Dienen der I

Kommentare (1)

Teilen

Speichern

255

Biologie Abitur 2021/2022/2023

Nichts passendes dabei? Erkunde andere Fachbereiche.

Neuronale Informationsverarbeitung Neuron als Grundelement der Nervenzellen Kleinster & wichtigster Baustein des Nervensystems Dienen der Informationsweiterleitung Empfangen elektrische Signale, verarbeiten sie, leiten sie als Erregung weiter & übertragen sie auf andere Neurone & Erfolgsorgane Aufbau & Funktion eines Neurons Extrem langgestreckte Zellen ➜ Vergleich mit einem Stromkabel: elektrisch aktiv bzw. isoliert Abgrenzung in vier Abschnitte Dendriten: weitverzweigte Zellfortsätze Verbindung/Kommunikation mit anderem Neuron -> Synapsen Nehmen Erregung von anderen Zellen auf Synapsen: Reizaufnahme, Reizweiterleitung & Reizübertragung Zellkörper: biosynthetisches Zentrum der Zelle Aufbau: siehe Abbildung 2 ➜ Zellkern, Mitochondrien & Zellorganellen zur Proteinbiosynthese: Ribosomen, endoplasmatisches Reticulum & Golgi- Apparat → Ausgangspunkt des Wachstums der Zelle Axon: Achse zur Signalübertragung an andere Zelle ↑ Weiterleitung elektrischer Signale = energieintensiver Prozess -> Mitochondrien lonen in & um Axon Axonhügel: Übergang zum Zellkörper Oft von lipidreicher Myelinscheide umgeben Von schwannschen Zellen gebildet Markhaltig: recht dicke Myelinscheide, von Ranvierschen Schnürringen unterbrochen Grundlagen der Bioelektrizität Zellkern Myelinscheide Endknöpfchen (Synapse) Axon Abbildung 1: Aufbau eines Neurons Zelle Aufbau Zellkern Chromatin- Golgi- Apparat Kern-Körperchen Vakuole Retikulum endoplasmatisches Ribosom Soma Peroxisom Cytoplasma Abbildung 2: Aufbau einer Zelle Ranvierscher Schnürring KUUL Jede tierische Zelle elektrisch geladen, gegenüber Umgebungsmedium Sinnes-, Muskel- & Nervenzellen reagieren auf/erzeugen elektrische Signale Dendrit OWN → Signal springt von Schnürring zu Schnürring -> saltatorische Erregungsleitung → Marklos: ohne Umhüllung & Schnürringe; langsam/Verlust an Signalstärke Präsynaptische Endigung: stellt Verbindung zu anderen Neuronen her Bildung von Synapsen mit Dendriten Übertragung von Signalen Mitochondrium Zentral- körperchen Lysom Grafik: lichtmikroskop.net Ionenströme Ströme fließen in wässriger Lösung Im Wasser gelöste Salze erhöhen elektrische Leitfähigkeit der Lösung Ladungstrennung durch Membranen Ladungstrennung erforderlich damit Strom fließen kann ➜ Aufbau einer Potentialdifferenz: Spannung zwischen positivem & negativem Pol Zellmembran (semipermeabel) mit nahezu undurchlässiger...

Mit uns zu mehr Spaß am Lernen

Hilfe bei den Hausaufgaben

Mit dem Fragen-Feature hast du die Möglichkeit, jederzeit Fragen zu stellen und Antworten von anderen Schüler:innen zu erhalten.

Gemeinsam lernen

Mit Knowunity erhältest du Lerninhalte von anderen Schüler:innen auf eine moderne und gewohnte Art und Weise, um bestmöglich zu lernen. Schüler:innen teilen ihr Wissen, tauschen sich aus und helfen sich gegenseitig.

Sicher und geprüft

Ob Zusammenfassungen, Übungen oder Lernzettel - Knowunity kuratiert alle Inhalte und schafft eine sichere Lernumgebung zu der Ihr Kind jederzeit Zugang hat.

App herunterladen

Alternativer Bildtext:

Lipiddoppelschicht bewirkt Ladungstrennung → Trennung von Intra- & Extrazellulärraum Ungleichverteilung von Ladungen kann sich nicht sofort wieder ausgleichen Membranpotential Kanalproteine in Zellmembran: lonenkanäle lonen können Membran passieren Permeabel, meist nur eine Sorte von lonen Elektrischer Stromfluss, von lonenkanälen begrenzt, Abhängigkeit von Anzahl der offenen Kanäle lonenkonzentration in Zellen Unterschiedliche lonenkonzentration in Intra- & Extrazellulärraum Zellinneres reich an Kaliumionen Außenseite der Zelle reich an Natrium- & Chloridionen Potentialdifferenz über der Zellmembran Gleichgewichtspotential In mV gemessen, Potential der Zellaußenseite auf null gesetzt Negative Potenzialdifferenz wenn Zellinneres negativer als Zelläußeres geladen ist Abhängigkeit von: Membranpotential, Temperatur & Ladung des lons hypothetisch Ruhepotential Potenzial zum Umgebungsmedium, Zytoplasma eines intakten Neurons ist gegenüber seiner Umgebung negativ geladen ➜ Konzentrationsunterschied Intra- & Extrazellulärraum Extrazellulär: hohe Konzentration an Natrium- & Chloridionen Intrazellulär: hohe Konzentration an Kaliumionen & organischen Anionen K+ & Na+ bestimmen das Ruhepotential Alle vorkommenden lonen bestimmen zusammen das Ruhepotential der Zelle lonenart, die am leichtesten die Membran durchdringt, mit größtem Beitrag zum Ruhepotential Ruhepotential eines Säugetiers zwischen -40 & -75 mV Hauptsächlich von K+ bestimmt, geringer Einfluss von Na+ Permeabilitätskoeffizient: Zellmembran wesentlich besser für K+ permeabel Gespeicherte Energie im Ruhepotential Konzentrationsgefälle für Na+-lonen ins Zellinnere gerichtet Starke Tendenz in Zellinneres einzudringen, angezogen vom elektrisch negativem Zellinneren ➜ Ruhepotential: Form von gespeicherter elektrochemischer Energie Verwandelt sich in Stromfluss bei Öffnung des Natriumkanals Aufrechterhaltung des Ruhepotentials K+-Leckstrom: K+-lonen diffundieren aufgrund des Konzentrationsgefälles durch dauerhaft geöffneten Kaliumkanal in den Extrazellulärraum (Aufhebung des chemischen Potenzialunterschied) Organische Anionen bleiben zurück, Membran für sie undurchlässig Nur wenige Natrium- & Chloridionen können von außen nach innen diffundieren Intrazellulärraum wird relativ zum Extrazellulärraum negativ geladen Entstehung eines elektrischen Feldes an der Membran, wirkt Ausstrom der Kaliumionen entgegen Dynamisches Gleichgewicht (chemisches & elektrisches Potential) → Grundlage für Ruhepotential Aufgrund des Konzentrations- & Ladungsgradienten diffundieren ständig (wenige) Natriumionen nach innen, dadurch Kaliumionen nach außen Ruhepotential würde langsam gegen Null gehen Transportprotein (Natrium/Kalium-Pumpe) in Zellmembran entfernt ständig eindringende Na+-lonen Pro Pumpzyklus: 3 Natriumionen aus Zellinneren gelangen in Extrazellulärraum, 2 K+- lonen im Gegensatz in den Intrazellulärraum → Unter ATP Verbrauch Potenzialdifferenz wird immer negativer: Erhaltung des Ruhepotentials Na+/K+-Pumpe wendet 50-70% des Energieumsatzes in Neuronen auf Elektrochemische Energie dient zur Erzeugung von elektrischen Signalen (Aktionspotentialen) Einstrom von Na+ in die Zelle Verstärkte Aktivität der Na+/K+-Pumpe zur Regeneration des Ruhepotentials extrazelluläre Flüssigkeit CL Kaliumkanal, Zellmembran (Axon) CL A A Zellinneres (Nervenzelle) Na -lon CL CL Natrium/Kalium-Pumpe A K-lon CL CI-lon A CL Eiweiß-Anion Natriumkanal (geschlossen) CL A CL Na-Leckstrom AbiBlick Aktionspotential Charakteristische Änderung des Membranpotenzials gegenüber dem Ruhepotenzial Entsteht im Axonhügel Zellmembran wird gereizt (aus den Dendriten) -> zwei verschiede Reaktionen Membranpotential folgt passiv dem Reizstrom, kehrt langsam zum Ruhepotential zurück ➜ Impuls bewirkt Hyperpolarisation oder nur leichte schwache Depolarisation Depolarisation bis zu einem bestimmten Schwellenwert Aktive Erzeugung eines elektrischen, synaptischen Signals -> Aktionspotential Von der Zelle aktiv und unter Energieaufwand erzeugtes Signal Ausgangssignal wird verstärkt Eigenschaften des Aktionspotentials Alles-oder-nichts-Prinzip ➜Schwellenwert wird erreicht -> voll ausgebildetes Aktionspotential Frequenz des Aktionspotentials hängt von den Eigenschaften der Nervenzelle ab Charakteristische Form 1. Langsamer Anstieg der Membrande- polarisation bis zum Schwellenwert 2. Blitzschnelle Depolarisation → Membranpotential positiv auf bis zu Entstehung des Aktionspotentials 50 mV Omv Depolarisation +50mV Overshoot 3. Fast ebenso schnelle Repolarisation 4. Ruhepotenzial wird dabei oft unterschritten, Hyperpolarisation bei ca. -80mV Aktionspotenziale dauern in der Regel 2 ms Refraktärzeit Membran direkt nach einem Aktionspotential nicht erregbar (1-2 ms) ➜ Absolute Refraktärzeit: Erregbarkeit sinkt auf null ab ➜ Relative Refraktärzeit: verminderte Erregbarkeit ➜ Keine Dauererregung Maximale Impulsfrequenz für jedes Neuron sinkt -50 mv Schwellenpotential -100 mV 1. Overshoot Reiz Repolarisation unterschwelliger Reiz 2 ms Hyperpolarisation 4 ms 6 ms Spannungsgesteuerte Natriumkanäle öffnen als Reaktion auf Membrandepolarisation Permeabilität der Membran für Nat-lonen steigt Na+-Ionen strömen ins Axoninnere → Depolarisation beginnt Beim Erreichen des Schwellenwerts öffnen sich weitere spannungsabhängige Natriumkanäle (Alles-oder-Nichts-Prinzip): Je positiver das Membranpotential, desto mehr Natriumkanäle öffnen sich (positive Rückkopplung) Verstärkter Einstrom von Na+-lonen ➜ Weitere Veränderung der Membranspannung, sogar bis in positiven Bereich Natriumkanäle verschließen sich ab Membranpotential von ca. 50 mV, Na*-Permeabilität Spannungsgesteuerte Kalium-Ionenkanäle öffnen sich, steigende Permeabilität der Membran für K+-lonen Zellinnere positiv geladen K+-lonen strömen aufgrund des Gradienten aus dem Axoninneren nach außen, Repolarisation Trägheit der Kalium-Ionenkanäle: kurzzeitige Hyperpolarisation K+-Ausstrom ist größer als vorausgegangener Na*-Einstrom Ruhepotential stellt sich ein sobald alle spannungsgesteuerten lonenkanäle geschlossen sind Rücktransport der eingeströmten Nat- & der ausgeströmten K*-lonen mithilfe der Na+/K+-Pumpe Natriumkanäle regenerieren sich während Refraktärzeit Impuls und Information Zentraler Vorgang der Erregungsbildung Voraussetzung für das Funktionieren von Nervensystemen Signale werden verlustfrei im Nervensystem fortgeleitet Erregungsleitung im Axon Leitungsgeschwindigkeit im Axon je nach Zelltyp zwischen 0,4 & 120 m/s Kontinuierliche Erregungsleitung über marklose Nervenfasern Seitlicher Stromfluss innerhalb des Axons während eines Aktionspotentials Membranbereiche vor und hinter dem Aktionspotential werden depolarisiert Überschreitung des Schwellenpotentials -> Öffnung der Na+-Kanäle an dieser Stelle Neues Aktionspotential wird ausgelöst ➜ Impuls bewegt sich wellenartig durch das Axon Vor dem Aktionspotential liegende Bereiche werden depolarisiert Strömchentheorie: Weiterleitung mit ständiger Wiederverstärkung Nervenimpulse verlaufen nur in eine Richtung Axon leitet umso schneller, je größer sein Durchmesser Saltatorische Erregungsleitung über markhaltige Nervenfasern Aktionspotenziale können sich nur an den Ranvierschen Schnürringen aufbauen Nur dort Kontakt zwischen Axon & Extrazellulärflüssigkeit Abschnitte dazwischen durch Myelinisierung elektrisch isoliert Elektronische Ausbreitung der Depolarisation im Zytoplasma des Axons bis zum nächsten Schnürring → Dort bei Überschreiten des Schwellenpotenzials Auslösen eines neuen APs Aktionspotenziale springen von einem Ranvierschen Schnürring zum nächsten Vorteile der saltatorischen gegenüber der kontinuierlichen Erregungsleitung Höhere Erregungsleitungsgeschwindigkeit: schnellere Reaktionen möglich Geringerer Durchmesser der Nervenfaser bei gleicher Leitungsgeschwindigkeit: Material- & Raumersparnis →Geringerer Energieverbrauch: Aktiver lonentransport nur an den Schnürringen

Biologie /

Neuronale Informationsverarbeitung - Neurobiologie

Neuronale Informationsverarbeitung - Neurobiologie

D

Dean

221 Followers
 

Biologie

 

11/12/13

Lernzettel

Neuronale Informationsverarbeitung - Neurobiologie

Dieser Inhalt ist nur in der Knowunity App verfügbar.

 Neuronale Informationsverarbeitung
Neuron als Grundelement der Nervenzellen
Kleinster & wichtigster Baustein des Nervensystems
Dienen der I

App öffnen

Teilen

Speichern

255

Kommentare (1)

G

So ein schöner Lernzettel 😍😍 super nützlich und hilfreich!

Biologie Abitur 2021/2022/2023

Ähnliche Knows

12

Neurobiologie Abitur 2022

Know Neurobiologie Abitur 2022 thumbnail

153

 

11/12/13

12

Neurobiologie Q3.1 LK

Know Neurobiologie Q3.1 LK thumbnail

539

 

11/12/13

Neurobiologie

Know Neurobiologie thumbnail

440

 

11/12/13

6

Neurobiologie

Know Neurobiologie thumbnail

21

 

12

Mehr

Neuronale Informationsverarbeitung Neuron als Grundelement der Nervenzellen Kleinster & wichtigster Baustein des Nervensystems Dienen der Informationsweiterleitung Empfangen elektrische Signale, verarbeiten sie, leiten sie als Erregung weiter & übertragen sie auf andere Neurone & Erfolgsorgane Aufbau & Funktion eines Neurons Extrem langgestreckte Zellen ➜ Vergleich mit einem Stromkabel: elektrisch aktiv bzw. isoliert Abgrenzung in vier Abschnitte Dendriten: weitverzweigte Zellfortsätze Verbindung/Kommunikation mit anderem Neuron -> Synapsen Nehmen Erregung von anderen Zellen auf Synapsen: Reizaufnahme, Reizweiterleitung & Reizübertragung Zellkörper: biosynthetisches Zentrum der Zelle Aufbau: siehe Abbildung 2 ➜ Zellkern, Mitochondrien & Zellorganellen zur Proteinbiosynthese: Ribosomen, endoplasmatisches Reticulum & Golgi- Apparat → Ausgangspunkt des Wachstums der Zelle Axon: Achse zur Signalübertragung an andere Zelle ↑ Weiterleitung elektrischer Signale = energieintensiver Prozess -> Mitochondrien lonen in & um Axon Axonhügel: Übergang zum Zellkörper Oft von lipidreicher Myelinscheide umgeben Von schwannschen Zellen gebildet Markhaltig: recht dicke Myelinscheide, von Ranvierschen Schnürringen unterbrochen Grundlagen der Bioelektrizität Zellkern Myelinscheide Endknöpfchen (Synapse) Axon Abbildung 1: Aufbau eines Neurons Zelle Aufbau Zellkern Chromatin- Golgi- Apparat Kern-Körperchen Vakuole Retikulum endoplasmatisches Ribosom Soma Peroxisom Cytoplasma Abbildung 2: Aufbau einer Zelle Ranvierscher Schnürring KUUL Jede tierische Zelle elektrisch geladen, gegenüber Umgebungsmedium Sinnes-, Muskel- & Nervenzellen reagieren auf/erzeugen elektrische Signale Dendrit OWN → Signal springt von Schnürring zu Schnürring -> saltatorische Erregungsleitung → Marklos: ohne Umhüllung & Schnürringe; langsam/Verlust an Signalstärke Präsynaptische Endigung: stellt Verbindung zu anderen Neuronen her Bildung von Synapsen mit Dendriten Übertragung von Signalen Mitochondrium Zentral- körperchen Lysom Grafik: lichtmikroskop.net Ionenströme Ströme fließen in wässriger Lösung Im Wasser gelöste Salze erhöhen elektrische Leitfähigkeit der Lösung Ladungstrennung durch Membranen Ladungstrennung erforderlich damit Strom fließen kann ➜ Aufbau einer Potentialdifferenz: Spannung zwischen positivem & negativem Pol Zellmembran (semipermeabel) mit nahezu undurchlässiger...

Nichts passendes dabei? Erkunde andere Fachbereiche.

Mit uns zu mehr Spaß am Lernen

Hilfe bei den Hausaufgaben

Mit dem Fragen-Feature hast du die Möglichkeit, jederzeit Fragen zu stellen und Antworten von anderen Schüler:innen zu erhalten.

Gemeinsam lernen

Mit Knowunity erhältest du Lerninhalte von anderen Schüler:innen auf eine moderne und gewohnte Art und Weise, um bestmöglich zu lernen. Schüler:innen teilen ihr Wissen, tauschen sich aus und helfen sich gegenseitig.

Sicher und geprüft

Ob Zusammenfassungen, Übungen oder Lernzettel - Knowunity kuratiert alle Inhalte und schafft eine sichere Lernumgebung zu der Ihr Kind jederzeit Zugang hat.

App herunterladen

Knowunity

Schule. Endlich Einfach.

App öffnen

Alternativer Bildtext:

Lipiddoppelschicht bewirkt Ladungstrennung → Trennung von Intra- & Extrazellulärraum Ungleichverteilung von Ladungen kann sich nicht sofort wieder ausgleichen Membranpotential Kanalproteine in Zellmembran: lonenkanäle lonen können Membran passieren Permeabel, meist nur eine Sorte von lonen Elektrischer Stromfluss, von lonenkanälen begrenzt, Abhängigkeit von Anzahl der offenen Kanäle lonenkonzentration in Zellen Unterschiedliche lonenkonzentration in Intra- & Extrazellulärraum Zellinneres reich an Kaliumionen Außenseite der Zelle reich an Natrium- & Chloridionen Potentialdifferenz über der Zellmembran Gleichgewichtspotential In mV gemessen, Potential der Zellaußenseite auf null gesetzt Negative Potenzialdifferenz wenn Zellinneres negativer als Zelläußeres geladen ist Abhängigkeit von: Membranpotential, Temperatur & Ladung des lons hypothetisch Ruhepotential Potenzial zum Umgebungsmedium, Zytoplasma eines intakten Neurons ist gegenüber seiner Umgebung negativ geladen ➜ Konzentrationsunterschied Intra- & Extrazellulärraum Extrazellulär: hohe Konzentration an Natrium- & Chloridionen Intrazellulär: hohe Konzentration an Kaliumionen & organischen Anionen K+ & Na+ bestimmen das Ruhepotential Alle vorkommenden lonen bestimmen zusammen das Ruhepotential der Zelle lonenart, die am leichtesten die Membran durchdringt, mit größtem Beitrag zum Ruhepotential Ruhepotential eines Säugetiers zwischen -40 & -75 mV Hauptsächlich von K+ bestimmt, geringer Einfluss von Na+ Permeabilitätskoeffizient: Zellmembran wesentlich besser für K+ permeabel Gespeicherte Energie im Ruhepotential Konzentrationsgefälle für Na+-lonen ins Zellinnere gerichtet Starke Tendenz in Zellinneres einzudringen, angezogen vom elektrisch negativem Zellinneren ➜ Ruhepotential: Form von gespeicherter elektrochemischer Energie Verwandelt sich in Stromfluss bei Öffnung des Natriumkanals Aufrechterhaltung des Ruhepotentials K+-Leckstrom: K+-lonen diffundieren aufgrund des Konzentrationsgefälles durch dauerhaft geöffneten Kaliumkanal in den Extrazellulärraum (Aufhebung des chemischen Potenzialunterschied) Organische Anionen bleiben zurück, Membran für sie undurchlässig Nur wenige Natrium- & Chloridionen können von außen nach innen diffundieren Intrazellulärraum wird relativ zum Extrazellulärraum negativ geladen Entstehung eines elektrischen Feldes an der Membran, wirkt Ausstrom der Kaliumionen entgegen Dynamisches Gleichgewicht (chemisches & elektrisches Potential) → Grundlage für Ruhepotential Aufgrund des Konzentrations- & Ladungsgradienten diffundieren ständig (wenige) Natriumionen nach innen, dadurch Kaliumionen nach außen Ruhepotential würde langsam gegen Null gehen Transportprotein (Natrium/Kalium-Pumpe) in Zellmembran entfernt ständig eindringende Na+-lonen Pro Pumpzyklus: 3 Natriumionen aus Zellinneren gelangen in Extrazellulärraum, 2 K+- lonen im Gegensatz in den Intrazellulärraum → Unter ATP Verbrauch Potenzialdifferenz wird immer negativer: Erhaltung des Ruhepotentials Na+/K+-Pumpe wendet 50-70% des Energieumsatzes in Neuronen auf Elektrochemische Energie dient zur Erzeugung von elektrischen Signalen (Aktionspotentialen) Einstrom von Na+ in die Zelle Verstärkte Aktivität der Na+/K+-Pumpe zur Regeneration des Ruhepotentials extrazelluläre Flüssigkeit CL Kaliumkanal, Zellmembran (Axon) CL A A Zellinneres (Nervenzelle) Na -lon CL CL Natrium/Kalium-Pumpe A K-lon CL CI-lon A CL Eiweiß-Anion Natriumkanal (geschlossen) CL A CL Na-Leckstrom AbiBlick Aktionspotential Charakteristische Änderung des Membranpotenzials gegenüber dem Ruhepotenzial Entsteht im Axonhügel Zellmembran wird gereizt (aus den Dendriten) -> zwei verschiede Reaktionen Membranpotential folgt passiv dem Reizstrom, kehrt langsam zum Ruhepotential zurück ➜ Impuls bewirkt Hyperpolarisation oder nur leichte schwache Depolarisation Depolarisation bis zu einem bestimmten Schwellenwert Aktive Erzeugung eines elektrischen, synaptischen Signals -> Aktionspotential Von der Zelle aktiv und unter Energieaufwand erzeugtes Signal Ausgangssignal wird verstärkt Eigenschaften des Aktionspotentials Alles-oder-nichts-Prinzip ➜Schwellenwert wird erreicht -> voll ausgebildetes Aktionspotential Frequenz des Aktionspotentials hängt von den Eigenschaften der Nervenzelle ab Charakteristische Form 1. Langsamer Anstieg der Membrande- polarisation bis zum Schwellenwert 2. Blitzschnelle Depolarisation → Membranpotential positiv auf bis zu Entstehung des Aktionspotentials 50 mV Omv Depolarisation +50mV Overshoot 3. Fast ebenso schnelle Repolarisation 4. Ruhepotenzial wird dabei oft unterschritten, Hyperpolarisation bei ca. -80mV Aktionspotenziale dauern in der Regel 2 ms Refraktärzeit Membran direkt nach einem Aktionspotential nicht erregbar (1-2 ms) ➜ Absolute Refraktärzeit: Erregbarkeit sinkt auf null ab ➜ Relative Refraktärzeit: verminderte Erregbarkeit ➜ Keine Dauererregung Maximale Impulsfrequenz für jedes Neuron sinkt -50 mv Schwellenpotential -100 mV 1. Overshoot Reiz Repolarisation unterschwelliger Reiz 2 ms Hyperpolarisation 4 ms 6 ms Spannungsgesteuerte Natriumkanäle öffnen als Reaktion auf Membrandepolarisation Permeabilität der Membran für Nat-lonen steigt Na+-Ionen strömen ins Axoninnere → Depolarisation beginnt Beim Erreichen des Schwellenwerts öffnen sich weitere spannungsabhängige Natriumkanäle (Alles-oder-Nichts-Prinzip): Je positiver das Membranpotential, desto mehr Natriumkanäle öffnen sich (positive Rückkopplung) Verstärkter Einstrom von Na+-lonen ➜ Weitere Veränderung der Membranspannung, sogar bis in positiven Bereich Natriumkanäle verschließen sich ab Membranpotential von ca. 50 mV, Na*-Permeabilität Spannungsgesteuerte Kalium-Ionenkanäle öffnen sich, steigende Permeabilität der Membran für K+-lonen Zellinnere positiv geladen K+-lonen strömen aufgrund des Gradienten aus dem Axoninneren nach außen, Repolarisation Trägheit der Kalium-Ionenkanäle: kurzzeitige Hyperpolarisation K+-Ausstrom ist größer als vorausgegangener Na*-Einstrom Ruhepotential stellt sich ein sobald alle spannungsgesteuerten lonenkanäle geschlossen sind Rücktransport der eingeströmten Nat- & der ausgeströmten K*-lonen mithilfe der Na+/K+-Pumpe Natriumkanäle regenerieren sich während Refraktärzeit Impuls und Information Zentraler Vorgang der Erregungsbildung Voraussetzung für das Funktionieren von Nervensystemen Signale werden verlustfrei im Nervensystem fortgeleitet Erregungsleitung im Axon Leitungsgeschwindigkeit im Axon je nach Zelltyp zwischen 0,4 & 120 m/s Kontinuierliche Erregungsleitung über marklose Nervenfasern Seitlicher Stromfluss innerhalb des Axons während eines Aktionspotentials Membranbereiche vor und hinter dem Aktionspotential werden depolarisiert Überschreitung des Schwellenpotentials -> Öffnung der Na+-Kanäle an dieser Stelle Neues Aktionspotential wird ausgelöst ➜ Impuls bewegt sich wellenartig durch das Axon Vor dem Aktionspotential liegende Bereiche werden depolarisiert Strömchentheorie: Weiterleitung mit ständiger Wiederverstärkung Nervenimpulse verlaufen nur in eine Richtung Axon leitet umso schneller, je größer sein Durchmesser Saltatorische Erregungsleitung über markhaltige Nervenfasern Aktionspotenziale können sich nur an den Ranvierschen Schnürringen aufbauen Nur dort Kontakt zwischen Axon & Extrazellulärflüssigkeit Abschnitte dazwischen durch Myelinisierung elektrisch isoliert Elektronische Ausbreitung der Depolarisation im Zytoplasma des Axons bis zum nächsten Schnürring → Dort bei Überschreiten des Schwellenpotenzials Auslösen eines neuen APs Aktionspotenziale springen von einem Ranvierschen Schnürring zum nächsten Vorteile der saltatorischen gegenüber der kontinuierlichen Erregungsleitung Höhere Erregungsleitungsgeschwindigkeit: schnellere Reaktionen möglich Geringerer Durchmesser der Nervenfaser bei gleicher Leitungsgeschwindigkeit: Material- & Raumersparnis →Geringerer Energieverbrauch: Aktiver lonentransport nur an den Schnürringen