Chpt. 3 Neuronal Membrane at Rest

Question 1

Aktionspotential

Answer 1

„Aktion“ - erfolgt an der Zellmembran
„Potential“ - Trennung der Ladungen über der Zellmembran

Signal mit festgelegter Stärke & Dauer

Question 2

Erregbare Membran

Answer 2

Nerven- & Muskelzellen mit der Fähigkeit Aktionspotentiale weiterzuleiten

Question 3

Ruhepotential

Answer 3

Ladungsunterschied, im Ruhezustand der Zelle (wenn keine Signale gesendet werden) - das Cytoplasma im Zellinneren ist im Vergleich zum Äußeren negativ geladen

-65 Milivolt

Question 4

Polares Lösungsmittel

Answer 4

Wasser

H2O ist ein polares Molekül das von polaren kovalenten Bindungen zusammengehalten wird, da das Sauerstoffatom eine größere Anziehungskraft für Elektronen hat und dadurch negativ geladen ist während das Wasserstoffatom positiv geladen ist.
Dadurch ist Wasser ein gutes Lösungsmittel, denn die polaren Moleküle haben eine stärkere Anziehungskraft als Ionen untereinander wodurch die ionischen Bindungen aufgelöst werden & sie sich im Wasser „auflösen“

Question 5

Ionen

Answer 5

Elektrisch geladene Atome oder Moleküle (durch Fehlen oder Überschuss von Elektronen)

Ladung hängt von der Differenz zwischen Protonen & Elektronen ab

• einwertige Ionen (Differenz = 1) z.B. Na+, Cl-, K+
• zweiwertige Ionen (Differenz = 2) z.B. Ca2+

Anionen - negativ geladen (mehr Elektronen)
Kationen - positiv geladen (weniger Elektronen)

Question 6

Ionenbindung

Answer 6

Anziehungskraft gegensätzlich geladener Ionen zueinander

Question 7

hydrophil

Answer 7

Substanzen mit unausgeglichener elektrischer Ladung lösen sich in Wasser aufgrund seiner Polarität (z.B. Ionen & polare Moleküle)

Question 8

hydrophob

Answer 8

unpolar konvalente Verbindungen haben keine elektrische Nettoladung (Elektronen sind gleichmäßig im Molekül aufgeteilt) können dadurch auch keine Bindung mit Wassermolekülen eingehen und lösen sich nicht auf (z.B. Lipide)

Question 9

Phospholipiddoppelschicht

Answer 9

Phospholipide bestehen aus einem polaren (hydrophilen) und einem unpolaren (hydrophoben) Teil - in Doppelschicht, die hydrophoben Seiten einander zugewandt und die hydrophilen Seiten in der Extrazellulärflüssigkeit bzw. dem Cytosol bilden die Zellmembran die die beiden voneinander isoliert

Question 10

Aminosäuren

Answer 10

Grundbaustein von Proteinen

besteht aus einem zentralen Kohlenstoffatom (Alpha-Kohlenstoff) das mit vier Molekülgruppen kovalent verknüpft ist:
—> einem Wasserstoffatom
—> einer Aminogruppe (NH3+)
—> einer Carboxylgruppe (COO-)
—> einer R-Gruppe (legt die individuelle Bindungsfähigkeit der Aminosäure fest)

Question 11

Peptidbindungen

Answer 11

Verbindung von Aminosäuren erfolgt bei der Synthese von Proteinen in den Ribosomen, dabei wird die Carboxylgruppe einer Aminosäure mit der Aminogruppe der vorherigen verknüpft

Question 12

Polypeptide

Answer 12

Proteine die aus einer einzigen Kette von Aminosäuren bestehen

Question 13

Proteinstruktur

Answer 13

Primärstruktur - Polypeptidkette
Sekundärstruktur - Alpha-Helix (spiralförmige Konfiguration)
Tertiärstruktur - dreidimensional gefaltete Struktur des Proteins die durch Wechselwirkung der R-Gruppen entsteht
Quartärstruktur - Verbindung mehrerer solcher Polypeptide die gemeinsam ein großes Protein ergeben (jedes einzelne Polypeptid bezeichnet man dann als „Untereinheit“)

Question 14

Kanalproteine

Answer 14

Proteinmoleküle die durch ihren Aufbau die Zellmembran durchspannen (polare, hydrophile R-Gruppen an den inneren & äußeren Enden in der Flüssigkeit und unpolare R-Gruppen in der Mitte) & sich so in Gruppen zusammenlagern, dass sich zwischen ihnen eine Pore bildet

Question 15

Ionenkanäle

Answer 15

Ionenselektive Kanalproteine (Zusammensetzung der Untereinheiten der Kanalproteine bedingt Größe der Pore sowie die R-Gruppen die sie auskleiden wodurch sie jeweils nur für bestimmte Ionen durchlässig sind (z.B. Natriumkanäle etc.)

Question 16

„Gating“

Answer 16

„Steuerung“ - Kanäle mit dieser Eigenschaft können durch Veränderungen in der Mikroumgebung der Membran geöffnet oder geschlossen werden

Question 17

Ionenpumpen

Answer 17

andere membrandurchspannende Proteine die als Enzyme dazu dienen Ionen quer durch die Zellmembran zu befördern

Question 18

Diffusion

Answer 18

grundlegendes Gesetz, dass sich Moleküle durch zufällige Bewegung in einer Lösung früher oder später gleichmäßig verteilen

-> entlang des Konzentrationsgradienten (d.h. von höheren hin zu niedrigeren Konzentrationen)

Question 19

elektrischer Strom

Answer 19

Bewegung der elektrischen Ladung (entgegengesetzte Ladungen ziehen sich an & gleiche Ladungen stoßen sich ab)

gemessen in Ampere (A)

Question 20

Elektrisches Potential

Answer 20

= Spannung
Bestimmt wieviel Strom fließt
Resultiert aus dem Spannungsunterschied zwischen den beiden Polen

gemessen in Volt (V)

Question 21

Elektrische Leitfähigkeit

Answer 21

relative Fähigkeit einer elektrischen Ladung von einem Punkt zum anderen zu gelangen (abhängig von der Anzahl der vorhandenen Teilchen die die Ladung transportieren können & mit welcher Leichtigkeit sie sich durch das Medium fortbewegen können)
gemessen in Siemens (S)

Question 22

Elektrischer Widerstand

Answer 22

relative Unfähigkeit einer elektrischen Ladung sich fortzubewegen (Kehrwert der Leitfähigkeit)
gemessen in Ohm

Question 23

Ohm‘sches Gesetz

Answer 23

besagt dass Strom das Produkt aus Leitfähigkeit und Potentialdifferenz ist
d.h. es fließt kein Strom wenn keine Spannung vorhanden ist & genauso wenn die Leitfähigkeit nicht gegeben ist

Question 24

Membranpotential

Answer 24

Spannung an der Zellmembran (kann positiv oder negativ sein)

messbar mithilfe einer Mikroelektrode

Question 25

Gleichgewichtspotential von Ionen

Answer 25

die elektrische Potenzialdifferenz die den Konzentrationsgradienten von Ionen ausgleicht
(d.h. Diffusionskraft = elektrische Kraft)

liegt in menschlichen Neuronen etwa bei -80 Milivolt

Question 26

„Kapazität“ der Membran

Answer 26

elektrische Ladungen werden an der Membran gespeichert (durch die elektrostatische Anziehungskraft durch die dünne Lipiddoppelschicht)
(Großteil des Cytosols im Zellinneren ist neutral)

Question 27

elektrochemische Triebkraft

Answer 27

Differenz zwischen dem tatsächlichen Membranpotential und dem Gleichgewichtspotential - die zur Bewegung von elektrischen Ladungen führt

Question 28

Nernst-Gleichung

Answer 28

Ermöglicht die exakte Berechnung des individuellen Gleichgewichtspotentials eines jeden Ions - indem Temperatur, die Ladung des Ions und innere & äußere Ionenkonzentration zueinander in Beziehung gesetzt werden

Question 29

Natrium-Kalium-Pumpe

Answer 29

Enzym in der Zellmembran das bei Anwesenheit von Na+ im Zellinneren dieses gegen K+ von außerhalb der Zelle austauscht was zu Aufbau & Aufrechterhaltung von Potentialen führt
Da der Prozess entgegen des Konzentrationsgradienten erfolgt, erfordert er die Umsetzung von Energie in Form von ATP

Question 30

Calciumpumpe

Answer 30

Enzym in der Zellmembran das aktiv Ca2+ Ionen aus dem Cytosol im Zellinneren nach außen transportiert

Question 31

Goldman-Gleichung

Answer 31

Ermöglicht die Berechnung des Ruhepotentials durch Berücksichtigung der relativen Permeabilitäten der Zellmembran für verschiedene Ionen

Question 32

Depolarisation

Answer 32

Veränderung des Membranpotentials vom Ruhewert (-65mV) hin zu einem weniger negativen Wert

Question 33

räumlicher Kaliumpuffer

Answer 33

Regulierung der Kaliumkonzentration im extrazellulären Raum durch die Astrocyten die ebenfalls über Kaliumkanäle verfügen