Neuronen-Aufbau und Ruhepotential

Stell dir ein Neuron wie ein Kabel mit verschiedenen Bauteilen vor - jeder Teil hat eine spezielle Aufgabe. Die Dendriten nehmen Informationen auf, das Soma verarbeitet sie, und das Axon leitet Signale weiter zu den Endknöpfchen.

Die Schwann'schen Zellen isolieren das Axon wie eine Kabelummantelung. An den Ranvierschen Schnürringen ist das Axon "nackt" - hier springt später das Signal von Ring zu Ring.

Das Ruhepotential von -70mV entsteht durch unterschiedliche Ionenverteilungen: Innen sind viele K⁺-Ionen, außen viele Na⁺-Ionen. Die Natrium-Kalium-Pumpe arbeitet wie ein Türsteher - sie pumpt 3 Na⁺ raus und 2 K⁺ rein, verbraucht dabei aber ATP-Energie.

Merktipp: Die Pumpe arbeitet im 3:2-Verhältnis - dadurch bleibt es innen negativer als außen!

Die Natrium-Kalium-Pumpe im Detail

Die Pumpe funktioniert wie eine Drehtür mit verschiedenen Öffnungsrichtungen. Erst bindet ATP und öffnet die Innenseite - 3 Na⁺-Ionen aus der Zelle können andocken.

Durch ATP-Spaltung ändert sich die Form der Pumpe. Jetzt öffnet sie sich nach außen und gibt die 3 Na⁺ ab. Gleichzeitig entstehen 2 freie Plätze für K⁺-Ionen von außen.

Nach der Aufnahme der 2 K⁺ wird das Phosphat abgespalten. Die Pumpe dreht sich wieder nach innen und entlässt die K⁺-Ionen ins Zellinnere. Der Kreislauf kann von vorne beginnen.

Wichtig: Ohne diese Pumpe würde das Ruhepotential zusammenbrechen - sie hält die Ionenverteilung konstant!

Das Aktionspotential - Der Nervenimpuls

Ein Aktionspotential ist wie eine Welle, die durch dein Axon rollt. Alles beginnt mit einem Reiz, der Kationen ins Zellinnere strömen lässt - die Spannung steigt.

Bei -50mV (dem Schwellenwert) öffnen sich schlagartig die spannungsgesteuerten Na⁺-Kanäle. Massive Na⁺-Mengen strömen rein - das ist die Depolarisation bis +30mV.

Dann schließen sich die Na⁺-Kanäle und K⁺-Kanäle öffnen sich. K⁺ strömt raus - das ist die Repolarisation. Bei der Hyperpolarisation bleiben die K⁺-Kanäle zu lange offen, wodurch es auf -80mV runtergeht.

Die Natrium-Kalium-Pumpe stellt danach das Ruhepotential wieder her. Das Ganze dauert nur etwa 2 Millisekunden!

Klausurtipp: Lerne die Reihenfolge: Depolarisation → Repolarisation → Hyperpolarisation → Ruhepotential!

Erregungsleitung und Synapsen

Bei der saltatorischen Erregungsleitung springt das Aktionspotential von Schnürring zu Schnürring - wie ein Frosch auf Seerosenblättern. Das ist super schnell und energiesparend, weil nur an den Schnürringen neue APs entstehen müssen.

Chemische Synapsen wandeln elektrische in chemische Signale um. Wenn ein AP ankommt, öffnen sich Ca²⁺-Kanäle. Die Ca²⁺-Ionen sorgen dafür, dass Neurotransmitter ausgeschüttet werden.

Die Transmitter docken an der Postsynapse an und öffnen Ionenkanäle. EPSP (erregend) entstehen durch Kationen-Einstrom, IPSP (hemmend) durch Anionen-Einstrom.

Am Axonhügel werden alle EPSPs und IPSPs verrechnet (Summation). Wird der Schwellenwert erreicht, entsteht ein neues AP - ansonsten passiert nichts.

Praxistipp: Summation funktioniert zeitlich (mehrere APs hintereinander) und räumlich (mehrere APs gleichzeitig)!