Aktionspotential einer Nervenzelle
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Was genau ist ein Aktionspotential?
Unter einem Aktionspotential versteht man die Reizweitergabe an Nervenzellen, die durch eine Veränderung des elektrischen Membranpotentials entsteht. Jeder Reiz, den man auch als Erregung bezeichnet, wird durch solche Potentiale weitergegeben, damit er schlussendliche im Gehirn ankommt und interpretiert werden kann. Alle Vorgänge des menschlichen Körpers werden auf diese Weise reguliert. Daher sind die Aktionspotentiale essentiell für das menschliche Leben. Nun wollen wir uns anschauen, wie genau ein Aktionspotential entsteht und welche Abläufe es dabei gibt.
Was ist das Ruhepotential?
Die Membran einer Nervenzelle ist elektrisch geladen. Man spricht von dem sogenannten Membranpotential. Solange kein Aktionspotential entsteht, spricht man vom Ruhepotential. Dieses liegt bei ungefähr
Das Ruhepotential wird dadurch aufrechterhalten, dass Osmose für Einstrom von Natrium-Ionen und auch für Ausstrom von Kalium-Ionen durch die semipermeable Membran sorgt. Die Natrium-Kalium-Pumpe reguliert die Ionenverteilung für das Ruhepotential, indem sie Natrium-Ionen in den extrazellulären und Kaliumionen in den intrazellulären Raum der Nervenzelle pumpt. (3 Na+ raus, 2 K+ rein --> daher ein negatives Vorzeichen beim Ruhepotential, denn es gehen mehr positive Ladungen raus als hinein)
Für das Ruhepotential, das sich im Gleichgewicht befindet sind zwei Kräfte verantwortlich. Zum einen der Konzentrationsgradient und zum anderen der Ladungsausgleich.
Alle Teilchen streben eine Gleichverteilung, also die gleiche Konzentration, an. Das sorgt dafür, dass auf den jeweiligen Seiten der Membran die identische Konzentration an Ionen angestrebt werden.
Der Ladungsausgleich sorgt hingegen dafür, dass gleiche Ladungen durch Abstoßung getrennt und gegensätzliche angezogen werden, um so den Ladungsausgleich zu erreichen.
Das Gleichgewicht zwischen beiden Kräften, sowie hauptsächlich die Natrium-Kalium-Pumpe führt zum Aufrechterhalten des Ruhepotentials.
Aktionspotential Phasen und Ablauf
Der Ausgangszustand in dem sich die Membran befindet, ist das Ruhepotential. Die Membranspannung betragt ca. -70 mV.
Der ankommende Reiz, stört dieses Ruhepotential. Die Membranspannung wird dadurch auch geändert, jedoch muss ein bestimmter Schwellenwert erreicht werden, damit ein Aktionspotential ausgelöst wird. Dieser Schwellenwert liegt ungefähr bei -50 mV. Diese Aktionspotentiale laufen dann immer gleich ab. Die Reizstärke beeinfusst also nicht die stärke des Aktionspotentials (Frequenzmodulation). Sollte dieser Schwellenwert nicht erreicht werden, wird der Reiz nicht weitergegeben (Alles oder nichts Gesetz).
Als Reaktion auf den überschrittenen Schwellenwert, läuft das Aktionspotential über das Axon. Dabei werden spannungsgesteuerte Natrium- (
Nach ca. 1-2 ms schließen sich de
Nun schließen sich auch die
Bei diesem Zustand beibt es jedoch nicht. Die
Jetzt weist du, wie sich ein Aktionspotential bildet und welche Vorgänge im Einzelnen dabei ablaufen. Teste dein Wissen auch in unseren Übungsaufgaben. Beim weiteren Lernen wünschen wir dir viel Spaß und Erfolg!
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