Eine Zusammenfassung des zweiten Halbjahres in Biologie an einem Gymnasium in Baden-Württemberg auf Leistungskursniveau. Die Zusammenfassung wurde von meinem Lehrer auf Vollständigkeit und Richtigkeit überprüft. Folgende Themenblöcke sind vertreten:
- Signalweiterleitung: Aktionspotential, Ne...
Reize werden von unseren Sinnesorganen aufgenommen. Dabei hat jedes
Sinnesorgan einen adäquaten Reiz (z.B. Schallwelle für das Ohr)
Der Reiz wird in ein Signal umgewandelt (Transduktion) und von offerenten
(aufsteigenden) Nervenfasern zum Gehirn geleitet und verrechnet (Wahrnehmung)
Das Gehirn leitet dann eine Antwort (Befehl) durch efferente (absteigende)
Nervenfasern zur Muskulatur
Am Muskel wird schließlich die Reaktion sichtbar
Bioelektrizität
Die elektrische Leitung beim Menschen wird durch die Menge an Wasser (~90 %)
und darin gelöste Salze ermöglicht.
Ruhespannung (= Ruhepotential)
- Spannung, die an einer unerregten Nervenzelle gemessen wird
- beim Menschen ca -75mV
- Innerhalb der Zelle befinden sich viele negativ geladene Proteinanionen (A )
- Außerhalb sind viele Na -Ionen. Davon gelangen allerdings keine (nur
minimal = Leckströme) ins Innere der Zelle (wegen Konzentrationsgradient),
da das Tunnelprotein verschlossen ist
- Diese Leckströme gleicht eine Natrium-/Kalium - Ionen Pumpe unter
Energieverbrauch wieder aus
- Das Kanalprotein für K -Ionen ist offen, jedoch bleibt ein
Konzentrationsgefälle bstehen, da die elektromotische Kraft die positiven
Ionen in der Zelle hält
- Weiteres Kanalprotein für Kalium-Ionen ist verschlossen
Wichtig:
- Ladungsdifferenz NUR an der Membran
- Dynamisches Gleichgewicht
Aktionspotential (oft AP)
, (nur die Kanäle, die sich ändern sind in den Skizzen gezeigt,
die gezeigten Kanäle sind ALLE spannungsabhängig)
1. Ruhepotential
- Potential von ca. -75mV
- Überschuss an Kalium-Ionen in der Zelle
- Überschuss an Natrium-Ionen außerhalb der Zelle
- Alle Kanäle geschlossen
2. Schwelle
- Ein elektrisches Signal kommt an, weshalb die Potentialdifferenz etwas steigt
- Daraufhin öffnen sich manche der spannungsabhängigen Aktivierungstore der Natrium-
Ionen Kanäle
- positive Natrium-Ionen werden durch den Konzentrationsgradienten und der
elektromotorischen Kraft in die Zelle gezogen --> Potential steigt auf bis zu -55mV
3. Depolarisation
- Ab einem Potential von -55mV öffnen sich schlagartig die Aktivierungstore ALLER Natrium-
Ionen Kanäle
- Die positiven Natrium-Ionen strömen in die Zelle, die nun ein positives von ca. 45mV
Potential aufweist
4. Repolarisation
- Aufgrund des positiven Potentials im Inneren der Zelle schließen sich die Inaktivierungstore
der Natrium-Ionen Kanäle; Die Tore der Kalium-Ionen Kanäle öffnen sich
- Wegen des positiven Potentials innen und der geringen Kalium-Ionen - Konzentration
außerhalb der Zelle strömen die positiven Kalium-Ionen nach draußen -> Das Potential innen
wird wieder negativ
5. Hyperpotential / Nachpotential
- Die Kalium-Ionen Kanäle schließen sich aufgrund des nun negativen Potentials wieder -
allerdings nur langsam
- Währendessen strömen weiter Kalium-Ionen wegen dem Konzentrationsgradienten aus der
Zelle
- Die Natrium-Kaliumionen - Pumpe befördert Kalium-Ionen wieder ins innere der Zelle und die
Natrium-Ionen außerhalb der Zelle, bis das Ruhepotential wieder hergestellt ist.
- Das Ganze dauert ca. 5ms
- Aktionspotentiale entstehen nach dem "Alles oder Nicht" - Prinzip: Wird die Schwelle von -55mV
nicht überschritten, löst es kein Aktionspotential aus (unterschwelliger Reiz), ansonsten wird ein
Aktionspotential ausgelöst, egal wie sehr es den Wert von -55mV übersteigen würde
Weiterleitung des Aktionspotentials
1. kontinuierlich
- bis zu 40m/s
- in marklosen (ohne Myelinscheide) Nervenfasern (v.a. Wirbellose)
- Nervenfasern meist deutlich dicker (geringerer Widerstand)
- Aktionspotential an einer Stelle der Membran errget Nachbarbereiche durch
Ausgleichsströmchen (Ladungsdifferenz) -> An diesen Stellen öffnen sich Natrium-Ionen
Kanäle -> Wenn Schwellenspannung erreicht wird entsteht AP
- Erregung wird also kontinuirlich an der Membran mittels AP weitergeleitet
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