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Nervenzelle: Aufbau, Funktion und Aktionspotential einfach erklärt

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20.3.2021

Biologie

Reizphysiologie

Nervenzelle: Aufbau, Funktion und Aktionspotential einfach erklärt

Die Nervenzelle ist die grundlegende Funktionseinheit des Nervensystems und ermöglicht die Informationsübertragung im Körper.

Die Nervenzelle besteht aus mehreren wichtigen Strukturen: Der Zellkern enthält das genetische Material und steuert die Zellfunktionen. Das Axon ist der lange Fortsatz, der elektrische Signale weiterleitet. An seinem Ende befinden sich die Endknöpfchen, die für die Übertragung von Signalen an andere Zellen verantwortlich sind. Man unterscheidet zwischen sensorischen Nervenzellen, die Reize aus der Umwelt aufnehmen, und motorischen Nervenzellen, die Muskeln zur Kontraktion anregen.

Das Aktionspotential ist der zentrale Mechanismus der Signalübertragung in Nervenzellen. Es durchläuft verschiedene Aktionspotential Phasen: Die Depolarisation führt zu einer schnellen Änderung der Membranspannung, gefolgt von einer Repolarisation und Hyperpolarisation. Die Aktionspotential Dauer beträgt etwa 1-2 Millisekunden. Besonders wichtig sind dabei die Aktionspotential Ionenströme, die durch spezielle Kanäle in der Zellmembran fließen. Diese Mechanismen sind nicht nur in Nervenzellen relevant, sondern auch im Aktionspotential Muskelzelle und Aktionspotential Herz.

Die Weiterleitung der Erregung erfolgt auf zwei Arten: Bei der kontinuierlichen Erregungsleitung breitet sich das Signal gleichmäßig entlang der Nervenfaser aus. Die saltatorische Erregungsleitung ist effizienter, da das Signal "springend" von einem Ranvier-Schnürring zum nächsten übertragen wird. Die Vorteile der saltatorischen Erregungsleitung sind eine höhere Geschwindigkeit und geringerer Energieverbrauch. Diese Unterschiede zwischen kontinuierlicher und saltatorischer Erregungsleitung sind entscheidend für die effiziente Funktionsweise des Nervensystems.

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20.3.2021

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Bau der Nervenzelle
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(1) kurter fortsatt loendrit
(2) zell membran
(3) tellplasma
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Zellkern
5 endoplasmatisches
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Erregungsleitung in Nervenzellen

Die Weiterleitung von Aktionspotentialen entlang des Axons wird als Erregungsleitung bezeichnet. Es gibt zwei Arten der Erregungsleitung: die kontinuierliche und die saltatorische Erregungsleitung.

Bei der kontinuierlichen Erregungsleitung, die in marklosen Nervenzellen stattfindet, breitet sich das Aktionspotential kontinuierlich über das gesamte Axon aus. Diese Art der Leitung ist relativ langsam 125m/s1-25 m/s und energieaufwendig.

Example: Die kontinuierliche Erregungsleitung findet man beispielsweise bei wirbellosen Tieren.

Die saltatorische Erregungsleitung hingegen findet in markhaltigen Nervenzellen statt. Hier "springt" das Aktionspotential von einem Ranvier'schen Schnürring zum nächsten.

Highlight: Die saltatorische Erregungsleitung ist deutlich schneller bisu¨ber100m/sbis über 100 m/s und energieeffizienter als die kontinuierliche Erregungsleitung.

Die Geschwindigkeit und Effizienz der saltatorischen Erregungsleitung ermöglichen schnelle Reaktionen und sind besonders wichtig für komplexe Nervensysteme wie das des Menschen.

Bau der Nervenzelle
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Erregungsübertragung an Synapsen

Die Signalübertragung zwischen Nervenzellen findet an speziellen Kontaktstellen, den Synapsen, statt. Eine Synapse besteht aus dem präsynaptischen Endknöpfchen, dem synaptischen Spalt und der postsynaptischen Membran.

Vocabulary: Das Endknöpfchen ist die Verdickung am Ende eines Axons, in der sich die Neurotransmitter befinden.

Der Prozess der synaptischen Übertragung läuft in mehreren Schritten ab:

  1. Ein Aktionspotential erreicht das Endknöpfchen.
  2. Calcium-Kanäle öffnen sich, Calcium strömt ein.
  3. Synaptische Vesikel verschmelzen mit der Membran und setzen Neurotransmitter frei.
  4. Die Neurotransmitter diffundieren durch den synaptischen Spalt.
  5. Sie binden an Rezeptoren der postsynaptischen Membran.
  6. Dies führt zur Öffnung von Ionenkanälen und löst ein postsynaptisches Potential aus.

Definition: Das postsynaptische Potential PSPPSP ist die Veränderung des Membranpotentials in der postsynaptischen Zelle als Reaktion auf die Bindung von Neurotransmittern.

Es gibt erregende EPSPEPSP und hemmende IPSPIPSP postsynaptische Potentiale. EPSPs erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass in der postsynaptischen Zelle ein Aktionspotential ausgelöst wird, während IPSPs diese verringern.

Highlight: Eine einzelne Nervenzelle kann bis zu 10.000 synaptische Verbindungen haben, was die enorme Komplexität des Nervensystems verdeutlicht.

Die Fähigkeit von Synapsen, sich zu lösen und neu zu bilden, ist die Grundlage für Lernprozesse und die Plastizität des Nervensystems.

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Synaptische Übertragung

Die Erregungsübertragung an Synapsen erfolgt durch komplexe biochemische Prozesse. Synapsen können bis zu 10.000 Verbindungen pro Nervenzelle ausbilden.

Vocabulary: Synapsenendknöpfchen sind spezialisierte Strukturen am Ende des Axons.

Definition: Transmittermoleküle sind chemische Botenstoffe, die die Signalübertragung zwischen Nervenzellen ermöglichen.

Highlight: Synapsen können sowohl erregend als auch hemmend wirken, abhängig von der Art des freigesetzten Transmitters.

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Hormonelles System und Nervensystem: Zusammenspiel der Signalübertragung

Das komplexe Zusammenspiel zwischen dem Nervenzelle Funktion und dem Hormonsystem ist fundamental für die Regulation aller Körperfunktionen. Die Hormone, als chemische Signalstoffe, werden von speziellen Hormondrüsen produziert und über das Blut- oder Lymphsystem im gesamten Körper verteilt.

Definition: Hormone sind biochemische Botenstoffe, die bereits in geringsten Konzentrationen physiologische Wirkungen entfalten können. Sie binden an spezifische Rezeptoren auf oder in den Zielzellen.

Die wichtigsten Hormondrüsen und ihre Funktionen umfassen die Schilddrüse T3,ThyroxinT3, Thyroxin, die den Grundumsatz und das Wachstum steuert, die Bauchspeicheldrüse Insulin,GlucagonInsulin, Glucagon, die den Blutzuckerspiegel reguliert, und das Nebennierenmark AdrenalinAdrenalin, das Stressreaktionen koordiniert. Die motorische Nervenzelle und sensorische Nervenzelle arbeiten eng mit dem Hormonsystem zusammen, um präzise Reaktionen zu ermöglichen.

Das vegetative Nervensystem, bestehend aus Sympathikus und Parasympathikus, nutzt Neurotransmitter wie Adrenalin und Acetylcholin zur Signalübertragung. Diese Botenstoffe ermöglichen die saltatorische Erregungsleitung und beeinflussen lebenswichtige Funktionen wie Herzschlag, Atmung und Verdauung. Die kontinuierliche Erregungsleitung Mensch erfolgt parallel dazu über hormonelle Signalwege.

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Geschlechtshormone und Immunregulation

Die Geschlechtsorgane produzieren wichtige Hormone wie Testosteron und Östrogene, die nicht nur für die Entwicklung der Geschlechtsmerkmale verantwortlich sind, sondern auch Einfluss auf das Aktionspotential Nervenzelle und die Aktionspotential Phasen haben.

Highlight: Die Epiphyse produziert Melatonin, das den Schlaf-Wach-Rhythmus reguliert und damit die Aktionspotential Dauer in Nervenzellen beeinflusst.

Das Immunsystem wird durch Thymosin gesteuert, welches die Entwicklung und Reifung der T-Zellen beeinflusst. Diese Immunregulation steht in enger Verbindung mit dem Aktionspotential Ionenströme und der Aktionspotential Depolarisation in Immunzellen. Die Aktionspotential Hyperpolarisation spielt dabei eine wichtige Rolle bei der Signalweiterleitung.

Die kontinuierliche und saltatorische Erregungsleitung Unterschiede zeigen sich besonders deutlich in der Geschwindigkeit und Effizienz der Signalübertragung. Die saltatorische Erregungsleitung Vorteile umfassen dabei eine schnellere und energieeffizientere Übertragung von Nervenimpulsen, was besonders bei der hormonellen Regulation von Bedeutung ist.

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Bau der Nervenzelle

Der Aufbau einer Nervenzelle ist komplex und besteht aus verschiedenen Strukturen, die jeweils spezifische Funktionen erfüllen. Der Zellkörper enthält den Zellkern und andere wichtige Organellen. Vom Zellkörper gehen Fortsätze aus: die Dendriten und das Axon.

Vocabulary: Das Axon ist der lange Fortsatz der Nervenzelle, der Signale weiterleitet.

Die Zellmembran spielt eine entscheidende Rolle bei der Signalübertragung. Sie ist selektiv durchlässig für bestimmte Ionen. Im Ruhezustand besteht ein Konzentrationsgefälle zwischen dem Zellinneren und dem Außenraum. Dies führt zum sogenannten Ruhepotential von etwa -60 bis -80 mV.

Definition: Das Ruhepotential ist die elektrische Spannung, die im Ruhezustand über der Zellmembran einer Nervenzelle anliegt.

Das Aktionspotential ist die Grundlage der Signalübertragung in Nervenzellen. Es entsteht durch eine kurzzeitige Änderung der Membrandurchlässigkeit für bestimmte Ionen, insbesondere Natrium und Kalium.

Highlight: Das Aktionspotential folgt dem "Alles-oder-Nichts-Prinzip" - es wird entweder vollständig ausgelöst oder gar nicht.

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Biologie

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20. März 2021

13 Seiten

Nervenzelle: Aufbau, Funktion und Aktionspotential einfach erklärt

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A :)

@uni.studies

Die Nervenzelle ist die grundlegende Funktionseinheit des Nervensystems und ermöglicht die Informationsübertragung im Körper.

Die Nervenzelle besteht aus mehreren wichtigen Strukturen: Der Zellkern enthält das genetische Material und steuert die Zellfunktionen. Das Axonist der lange Fortsatz, der elektrische Signale... Mehr anzeigen

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Erregungsleitung in Nervenzellen

Die Weiterleitung von Aktionspotentialen entlang des Axons wird als Erregungsleitung bezeichnet. Es gibt zwei Arten der Erregungsleitung: die kontinuierliche und die saltatorische Erregungsleitung.

Bei der kontinuierlichen Erregungsleitung, die in marklosen Nervenzellen stattfindet, breitet sich das Aktionspotential kontinuierlich über das gesamte Axon aus. Diese Art der Leitung ist relativ langsam 125m/s1-25 m/s und energieaufwendig.

Example: Die kontinuierliche Erregungsleitung findet man beispielsweise bei wirbellosen Tieren.

Die saltatorische Erregungsleitung hingegen findet in markhaltigen Nervenzellen statt. Hier "springt" das Aktionspotential von einem Ranvier'schen Schnürring zum nächsten.

Highlight: Die saltatorische Erregungsleitung ist deutlich schneller bisu¨ber100m/sbis über 100 m/s und energieeffizienter als die kontinuierliche Erregungsleitung.

Die Geschwindigkeit und Effizienz der saltatorischen Erregungsleitung ermöglichen schnelle Reaktionen und sind besonders wichtig für komplexe Nervensysteme wie das des Menschen.

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Erregungsübertragung an Synapsen

Die Signalübertragung zwischen Nervenzellen findet an speziellen Kontaktstellen, den Synapsen, statt. Eine Synapse besteht aus dem präsynaptischen Endknöpfchen, dem synaptischen Spalt und der postsynaptischen Membran.

Vocabulary: Das Endknöpfchen ist die Verdickung am Ende eines Axons, in der sich die Neurotransmitter befinden.

Der Prozess der synaptischen Übertragung läuft in mehreren Schritten ab:

  1. Ein Aktionspotential erreicht das Endknöpfchen.
  2. Calcium-Kanäle öffnen sich, Calcium strömt ein.
  3. Synaptische Vesikel verschmelzen mit der Membran und setzen Neurotransmitter frei.
  4. Die Neurotransmitter diffundieren durch den synaptischen Spalt.
  5. Sie binden an Rezeptoren der postsynaptischen Membran.
  6. Dies führt zur Öffnung von Ionenkanälen und löst ein postsynaptisches Potential aus.

Definition: Das postsynaptische Potential PSPPSP ist die Veränderung des Membranpotentials in der postsynaptischen Zelle als Reaktion auf die Bindung von Neurotransmittern.

Es gibt erregende EPSPEPSP und hemmende IPSPIPSP postsynaptische Potentiale. EPSPs erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass in der postsynaptischen Zelle ein Aktionspotential ausgelöst wird, während IPSPs diese verringern.

Highlight: Eine einzelne Nervenzelle kann bis zu 10.000 synaptische Verbindungen haben, was die enorme Komplexität des Nervensystems verdeutlicht.

Die Fähigkeit von Synapsen, sich zu lösen und neu zu bilden, ist die Grundlage für Lernprozesse und die Plastizität des Nervensystems.

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Synaptische Übertragung

Die Erregungsübertragung an Synapsen erfolgt durch komplexe biochemische Prozesse. Synapsen können bis zu 10.000 Verbindungen pro Nervenzelle ausbilden.

Vocabulary: Synapsenendknöpfchen sind spezialisierte Strukturen am Ende des Axons.

Definition: Transmittermoleküle sind chemische Botenstoffe, die die Signalübertragung zwischen Nervenzellen ermöglichen.

Highlight: Synapsen können sowohl erregend als auch hemmend wirken, abhängig von der Art des freigesetzten Transmitters.

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Hormonelles System und Nervensystem: Zusammenspiel der Signalübertragung

Das komplexe Zusammenspiel zwischen dem Nervenzelle Funktion und dem Hormonsystem ist fundamental für die Regulation aller Körperfunktionen. Die Hormone, als chemische Signalstoffe, werden von speziellen Hormondrüsen produziert und über das Blut- oder Lymphsystem im gesamten Körper verteilt.

Definition: Hormone sind biochemische Botenstoffe, die bereits in geringsten Konzentrationen physiologische Wirkungen entfalten können. Sie binden an spezifische Rezeptoren auf oder in den Zielzellen.

Die wichtigsten Hormondrüsen und ihre Funktionen umfassen die Schilddrüse T3,ThyroxinT3, Thyroxin, die den Grundumsatz und das Wachstum steuert, die Bauchspeicheldrüse Insulin,GlucagonInsulin, Glucagon, die den Blutzuckerspiegel reguliert, und das Nebennierenmark AdrenalinAdrenalin, das Stressreaktionen koordiniert. Die motorische Nervenzelle und sensorische Nervenzelle arbeiten eng mit dem Hormonsystem zusammen, um präzise Reaktionen zu ermöglichen.

Das vegetative Nervensystem, bestehend aus Sympathikus und Parasympathikus, nutzt Neurotransmitter wie Adrenalin und Acetylcholin zur Signalübertragung. Diese Botenstoffe ermöglichen die saltatorische Erregungsleitung und beeinflussen lebenswichtige Funktionen wie Herzschlag, Atmung und Verdauung. Die kontinuierliche Erregungsleitung Mensch erfolgt parallel dazu über hormonelle Signalwege.

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Geschlechtshormone und Immunregulation

Die Geschlechtsorgane produzieren wichtige Hormone wie Testosteron und Östrogene, die nicht nur für die Entwicklung der Geschlechtsmerkmale verantwortlich sind, sondern auch Einfluss auf das Aktionspotential Nervenzelle und die Aktionspotential Phasen haben.

Highlight: Die Epiphyse produziert Melatonin, das den Schlaf-Wach-Rhythmus reguliert und damit die Aktionspotential Dauer in Nervenzellen beeinflusst.

Das Immunsystem wird durch Thymosin gesteuert, welches die Entwicklung und Reifung der T-Zellen beeinflusst. Diese Immunregulation steht in enger Verbindung mit dem Aktionspotential Ionenströme und der Aktionspotential Depolarisation in Immunzellen. Die Aktionspotential Hyperpolarisation spielt dabei eine wichtige Rolle bei der Signalweiterleitung.

Die kontinuierliche und saltatorische Erregungsleitung Unterschiede zeigen sich besonders deutlich in der Geschwindigkeit und Effizienz der Signalübertragung. Die saltatorische Erregungsleitung Vorteile umfassen dabei eine schnellere und energieeffizientere Übertragung von Nervenimpulsen, was besonders bei der hormonellen Regulation von Bedeutung ist.

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Der Aufbau einer Nervenzelle ist komplex und besteht aus verschiedenen Strukturen, die jeweils spezifische Funktionen erfüllen. Der Zellkörper enthält den Zellkern und andere wichtige Organellen. Vom Zellkörper gehen Fortsätze aus: die Dendriten und das Axon.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

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Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

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Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

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Jana V

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Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

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Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

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Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

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Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

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