Chpt. 3 Neuronal Membrane at Rest Flashcards
Aktionspotential
„Aktion“ - erfolgt an der Zellmembran
„Potential“ - Trennung der Ladungen über der Zellmembran
Signal mit festgelegter Stärke & Dauer
Erregbare Membran
Nerven- & Muskelzellen mit der Fähigkeit Aktionspotentiale weiterzuleiten
Ruhepotential
Ladungsunterschied, im Ruhezustand der Zelle (wenn keine Signale gesendet werden) - das Cytoplasma im Zellinneren ist im Vergleich zum Äußeren negativ geladen
-65 Milivolt
Polares Lösungsmittel
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“
Ionen
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)
Ionenbindung
Anziehungskraft gegensätzlich geladener Ionen zueinander
hydrophil
Substanzen mit unausgeglichener elektrischer Ladung lösen sich in Wasser aufgrund seiner Polarität (z.B. Ionen & polare Moleküle)
hydrophob
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)
Phospholipiddoppelschicht
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
Aminosäuren
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)
Peptidbindungen
Verbindung von Aminosäuren erfolgt bei der Synthese von Proteinen in den Ribosomen, dabei wird die Carboxylgruppe einer Aminosäure mit der Aminogruppe der vorherigen verknüpft
Polypeptide
Proteine die aus einer einzigen Kette von Aminosäuren bestehen
Proteinstruktur
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“)
Kanalproteine
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
Ionenkanäle
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.)
„Gating“
„Steuerung“ - Kanäle mit dieser Eigenschaft können durch Veränderungen in der Mikroumgebung der Membran geöffnet oder geschlossen werden
Ionenpumpen
andere membrandurchspannende Proteine die als Enzyme dazu dienen Ionen quer durch die Zellmembran zu befördern
Diffusion
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)
elektrischer Strom
Bewegung der elektrischen Ladung (entgegengesetzte Ladungen ziehen sich an & gleiche Ladungen stoßen sich ab)
gemessen in Ampere (A)
Elektrisches Potential
= Spannung
Bestimmt wieviel Strom fließt
Resultiert aus dem Spannungsunterschied zwischen den beiden Polen
gemessen in Volt (V)
Elektrische Leitfähigkeit
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)
Elektrischer Widerstand
relative Unfähigkeit einer elektrischen Ladung sich fortzubewegen (Kehrwert der Leitfähigkeit)
gemessen in Ohm
Ohm‘sches Gesetz
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
Membranpotential
Spannung an der Zellmembran (kann positiv oder negativ sein)
messbar mithilfe einer Mikroelektrode
Gleichgewichtspotential von Ionen
die elektrische Potenzialdifferenz die den Konzentrationsgradienten von Ionen ausgleicht
(d.h. Diffusionskraft = elektrische Kraft)
liegt in menschlichen Neuronen etwa bei -80 Milivolt
„Kapazität“ der Membran
elektrische Ladungen werden an der Membran gespeichert (durch die elektrostatische Anziehungskraft durch die dünne Lipiddoppelschicht)
(Großteil des Cytosols im Zellinneren ist neutral)
elektrochemische Triebkraft
Differenz zwischen dem tatsächlichen Membranpotential und dem Gleichgewichtspotential - die zur Bewegung von elektrischen Ladungen führt
Nernst-Gleichung
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
Natrium-Kalium-Pumpe
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
Calciumpumpe
Enzym in der Zellmembran das aktiv Ca2+ Ionen aus dem Cytosol im Zellinneren nach außen transportiert
Goldman-Gleichung
Ermöglicht die Berechnung des Ruhepotentials durch Berücksichtigung der relativen Permeabilitäten der Zellmembran für verschiedene Ionen
Depolarisation
Veränderung des Membranpotentials vom Ruhewert (-65mV) hin zu einem weniger negativen Wert
räumlicher Kaliumpuffer
Regulierung der Kaliumkonzentration im extrazellulären Raum durch die Astrocyten die ebenfalls über Kaliumkanäle verfügen
