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Aktionspotential

Neurobiologie

Das Aktionspotential

Wird das Ruhepotential durch einen Reiz „gestört“, bildet sich mithilfe der Natrium-Kalium-Pumpe ein Aktionspotential (AP) aus. Diese Störungen oder Änderungen werden durch das Öffnen und Schließen von Ionenkanälen erzeugt.

Die Axonmembran enthält spannungsabhängige Natrium-Kalium-Kanäle (nicht vergessen: immer geöffnete Kalium-Kanäle!).

Während das Ruhepotential besteht, sind alle spannungsabhängigen Kanäle geschlossen!

Ein Reiz stört nun dieses Ruhepotential:

  • Spannungsänderung
  • überschreitet diese einen bestimmten Schwellenwert, öffnen sich die spannungsabhängigen Na+-Kanäle
  • Natriumionen strömen ins Axon ein

Membranpotential ändert sich weiter (depolarisiert)

  • Na+-Kanäle öffnen sich
  • Überschuss an positiver Ladung im Zytoplasma entsteht
  • Na+-Kanäle schließen nach 1-2 ms

Kaliumkanäle öffnen sich

  • Kaliumionen strömen in den Extrazellularraum

Ruhepotential wird wieder hergestellt

                                                                                                                                                                        Ionenströme beim Aktionspotential: Die Phasen gehen fließend ineinander über. Während des Ruhepotentials sind alle spannungsabhängigen Ionenkanäle geschlossen. Ein Reiz führt zur Öffnung spannungsabhängiger Natriumkanäle und zur Depolarisation der Membran. Überschreitet diese den Schwellenwert, so führt dies zur Öffnung weiterer Na+-Kanäle und das Aktionspotential steigt rasch an. Die spannungsabhängigen Na+-Kanäle schließen sich nun, wobei sich die K+-Kanäle öffnen und so das Membran- wieder zum Ruhepotential zurückführen.

Das Aktionspotential in Stichworten:

  • Entspricht dem „alles-oder-nichts-Gesetz“
  • wird der Schwellenwert überschritten, kommt es immer zu einer vollständigen Ausbildung des AP,
  • wird der Schwellenwert unterschritten, wird kein AP ausgelöst

bildet sich nur bei Zellen des Axons

Merke

Das Überschreiten des Schwellenwerts bringt das „Fass zum Überlaufen“

Aktionspotential = ALLES oder NICHTS!

Refraktärzeit

Als solche wird der Zeitraum während bzw. nach der Ausbildung eines Aktionspotentials bezeichnet, in dem die erregte Nervenzelle nicht erneut auf einen Reiz reagieren kann.

Dabei wird unterteilt in:

  • absolute Refraktärzeit
  • relative Refraktärzeit

Absolute Refraktärzeit:

In dieser Phase der Erholung kann unabhängig von der Reizstärke kein neues AP ausgelöst werden.

Relative Refraktärzeit:

Während dieser Phase (auch als fortschreitende Repolarisation bezeichnet) kann ein neues AP ausgelöst werden. Dies passiert allerdings nur, wenn der Reiz ausreichend stark ist. Viele der Natriumkanäle sind wieder aktivierbar.