02 Erregungsbildung und Erregungsleitung

Question 1

Was sind Ionen?

Answer 1

Die kleinsten gelösten Teilchen

Question 2

Relativ zur Zelle, in welchen beiden Räumen finden wir Ionen?

Answer 2

1. Extrazellulärer Raum
2. Intrazellulärer Raum

Question 3

Wie nennt man die Differenz geladener Teilchen entlang der Zellmembran?

Answer 3

Potenzialdifferent

Question 4

Wie nennt man die Potenzialdifferenz noch im Bezug auf eine Membran?

Answer 4

Membranpotenzial

Question 5

Um etwa welchen Wert liegt die Ladung innerhalb einer Zelle und wie kommt es dazu?

Answer 5

Das Ruhepotenzial liegt bei etwa -70mV

Innerhalb der Zelle gibt es einen Überschuss negativ geladener Teilchen im Gegensatz zu außen.

_{(Je nach Zelle kann der Wert zwischen -50 und -100mV variieren)}

Question 6

Die Ionenverteilung welcher Stoffe spielen eine Rolle für das Membranpotenzial?

Answer 6

Die Ionen von:

1. Kalium (Potassium)
2. Natrium (Sodium)
3. Chlor
4. Protein

Question 7

Welche Ionenkonzentrationen sind typisch für innerhalb und außerhalb der Zelle?

Answer 7

Innerhalb der Zelle finden sich reichlich Ionen von

• Kalium⁺
• Protein^-

Während außerhalb der Zelle

• Natrium⁺
• Chlor^-

Question 8

Wie wird die Konzeltration von Na⁺, Ka⁺ usw. aufrechterhalten?

Answer 8

Durch spezielle Ionenpumpen in der Membran

_{diese pumpen regelmäßig z.B. <strong>3K⁺ in die Zelle und 2Na⁺ aus der Zelle heraus</strong>. Dadurch bleibt es immer bei einer <em>hohen Kaliumkonzentration innerhalb der Zelle</em> und einer <em>hohen Natriumkonzentration außerhalb der Zelle</em>}

Question 9

Beim Messen der Spannung, wo befindet sich die Referenzelektrode?

Answer 9

Direkt außerhalb der Zelle,

_{gemessen wird die Spannung innerhalb}

Question 10

Wozu dient das Aktionspotenzial?

Answer 10

Zum Transport eines Signals (Information) über lange Strecken

Question 11

Welche Stufen hat ein Aktionspotenzial?

Answer 11

Ruhepotenzial

1. Anstieg bis Schwelle
2. Aufstrich
3. Repolarisation (Überschuss)
4. hyperpolarisierend
5. nachpolarisierend

Question 12

Was passiert im Aufstrich des Aktionspotenzials?

Answer 12

Eine schnelle Depolarisation der Zelle

_{<strong>bis ca +30/+40mV</strong>}

Question 13

Wie nennt man die zweite Stufe des Aktionspotenzials, bei der das Innere des Neurons nun positiv geladen ist?

Answer 13

2. Overshoot

Question 14

Welche Phase des Aktionspotenzials folgt auf den Ladungsumtausch (Overshoot)?

Answer 14

3. Repolarisation

Die Spannung wird solange ausgeglichen, bis die Membran negativer ist als das Ruhepotenzial

Question 15

Wie heißt die Phase, in der die Spannung unter dem Ruhepotenzial liegt?

Answer 15

4. Undershoot / Nachhyperpolarisation

Question 16

Wie schnell ist ein Aktionspotenzial in der Regel?

Answer 16

ca. 2ms

Question 17

Steigt die Spannung innerhalb der Membran über einen bestimmten Wert ( Name? ), löst dies ein Aktionspotenzial aus.

Welcher Sachverhalt ist hier beschrieben?

Answer 17

Steigt die spannung über die Membranschwelle hin an, wird das Aktionspotenzial ausgelöst.

Dies nennt man das Alles-Oder-Nichts-Prinzip

Question 18

Durch welchen Schritt des Ionenmechanismus kommt es zur Depolarisierung des Zellinneren?

Answer 18

_{Ruhepotenzial: Negative Ladung innerhalb der Zelle}

Während des Aktionspotenzials wird die Membran leitfähig für Na⁺-Ionen.

Durch diesen Einstrom der Na⁺-Ionen wird das Zellinnere positiv

Question 19

Im zweiten Teil des Ionenmechanismus kommt es zur Repolarisierung.

Was passiert hier und warum wird die Ladung der Zelle wieder negativ?

Answer 19

_{Nach dem starken Einstrom von Na⁺-Ionen}

Mit kleiner Verzögerung von 1ms wird die Membran nun für Ka⁺-Ionen durchlässig. Dies führt zum starken Ausstrom von Ka⁺, was einen Ausgleich der Spannung mit sich führt.

Natrium hat es nun schwerer einzutreten und Kalium stellt seine ursprüngliche Konzentration wieder her.

Question 20

Wie funktioniert ein Natriumkanal und warum kann z.B. kein Kalium und keine Anionen hindurch?

Answer 20

In der Membran der Zelle gibt es durchweg Natriumkanäle.

Wird das Aktionspotenzial ausgelöst, öffnen sich diese und lassen durch ihre Beschaffenheit nur Natrium⁺-Moleküle hindurch.

An ihrem Eingang sind sie negativ geladen, sodass also gleich gepolte Anionen abgestoßen werden

Question 21

Bei der Depolarisation öffnet sich ein Natriumkanal für etwa 0,7ms. In dieser Zeit, wie viele Natriumionen stöhmen etwa durch einen Kanal?

Answer 21

ca. 10 000

Question 22

Warum müssen bei der Depolarisation nicht unbedingt alle Natriumkanäle öffnen?

Answer 22

Sie öffnen nur dann, wenn eine gewisse Spannung an genau der Stelle vorliegt. Das muss nicht unbedingt sein, deshalb öffnen bei Depolarisierung immer nur ein Prozentanteil aller Kanäle.

Question 23

Nachdem ein Natrium-Ionenkanal geöffnet wurde, schließt er nach einer gewissen Zeit wieder. Welche Zustände können wir deshalb für ihn bestimmen?

Answer 23

1. geschlossen-aktivierbar
2. offen-aktiviert
3. geschlossen-inaktiviert

Question 24

Wie nennt man das Stadium geschlossen inaktiviert im Kontext des Aktionspotenzials noch?

Answer 24

absolute Refraktärphase

Question 25

Wozu führt die Dauer der absoluten Refraktärphase?

Answer 25

In dieser Zeit kann eine Zelle nur begrenzt Aktionspotenziale auslösen.

Question 26

Welche Stoffe können wir künstlich einem Natriumkanal zufügen und welche Konsequenzen hat das?

Answer 26

Question 27

Woher entspringt normalerweise ein Aktionspotenzial auf Zellebene und was beeinflusst seine Leitgeschwindigkeit?

Answer 27

Normalerweise entsteht das AP im Soma.

Dickere Axone leiten schneller als dünnere.

Außerdem leiten myelinisierte Nervenfasern wesentlich schneller als unmyelinisierte

Question 28

Welchen Vorteil bieten bei myelinisierten Axonen die Ranvierschen Schnürringe und wie wirkt sich das auf die Übertragung des AP aus?

Answer 28

Durch die Markscheide (Myelinschicht / Zellmembran der umgebenden Gliazelle) erhöht sich mit jeder Myelinschicht der Wiederstand der Glia-Membran. Das hat zur Folge dass dort so gut wie kein Strom fließt und das Aktionspotenzial ungestört von Schnürring zu Schnürring springen kann.

Question 29

Wie nennt man es, wenn durch die Myelinscheiden eines Axons das Aktionspotenzial wesentlich schneller geleitet wird, als ohne?

Answer 29

Saltatorische Erregungsleitung

Die Myelinscheiden bewirken, dass die Depolarisierung sprungweise stattfinden kann. Jeweils über die Länge einer Myelin-Gliazelle. Dadurch muss die Reizweiterleitung nicht kontinuierlich stattfinden, sondern eben sprunghaft – saltatorisch.

Question 30

Wie nennt man es, wenn ein unmyelinisiertes Axon über die ganze Länge hinweg die Depolarisierung als Kettenreaktion ablaufen lässt?

Answer 30

Kontinuierliche Reizweiterleitung

_{<strong>Im Vergleich zur Saltatorischen Erregungsleitung</strong> eines myelinisierten Axons ist die kontinuierliche Reizweiterleitung wesentlich langsamer (1m/s statt bis zu 100m/s)}