Vorlesung 4 Biologische Grundlagen Flashcards
Aufgabe vom Axon und Eigenschaften
Axon: Axonhügel, Syntaktische Endköpfchen, Vesikel, myelinierte Axone –> Aufgabe ist das Aktionspotenzial weiterzuleiten (anterograder und reterograder transport –> Beide Richtungen) –> in die andere Richtung wenn Neurotansmitter wieder aufgenommen werden (und wieder in Vesikel gehüllt werden)–> Für den Prozess müssen immer neue gebildet werden (brauchen Energie)
Myelinierte Axon: Fettschicht drum rum (isoliert, sprunghafte Weiterleitung), schneller
Dendrit Eigenschaften
- Informationsaufnahme
- Dendritische Dornen
Zellkörper Eigenschaften und Bestandteile
- Cytoplasma –> füllt Zelle aus
- Mitochondrien –> Kraftwerk, Produziert ATP (dafür braucht man Glukose und Sauerstoff)
- Endoplasmatische Reticulum –> Neurotransmitter Produktion
- Golgie Apparat –> hüllt Neurotransmitter in Vesikel ein
Zellmembran Eigenschaften
- Phospholipid Doppelschicht (Fettsäuren) –> “Schwänze” meiden Wasser, “Köpfe” sind Wasser zugewandt
- Besitzt Ionen Kanäle/ Tunnel
Ionenkanäle
- spezielle Membranproteine welche einen Tunnel bilden durch die Doppelschicht
- Große Partikel wie Zucker kommen nicht durch –> Zu eng
- Relevante Ionen: Na+, Cl-, K+, Ca2+
- Zellmembran hat Kanäle für jede Ionenart
- Ionenkanäle sind durch die Zelle hinweg je nach Art unterschiedlich stark verteilt
Was sind Ionen
- Ionen sind in Wasser gelöste Atome oder Moleküle mit einer elektrischen Ladung
Ionenkanäle im Axonmembran
- Dieses enthält sowohl offene als auch gechlossene
Beschreibe das Ruhepotenzial
- K+ innen (und negative Proteine) Na+ Außen (und Cl-)–> Spannungsunnterschied zwischen Zellinnerem und Extrazellulärraum = -70mv (außen positiver als innen)
- Das Ungleichgewicht will eigentlich ausgeglichen werden , Kalium fließt durch offene Kanäle wegen digfusonskraft raus aber nur bis zu einem gewissen Punkt –> elektrostatische Kraft
–> Diffusionskraft (Kalium will raus, viel innen und Na will rein)
–> Elektrostatischekraft (stoppt Klaium ausfluss + und + stoßen sich ab )
–> Dadruch, das diffusionskraft und Elektrostatische gleichstark sind hat man Gleichgewichtszustand - Na will aber auch rein
- Deshalb Natrium Kalium Pumpe um Ruhepotenzial zu halten: –> Beide Ionen arten werden gegen Konzentrationsgefälle transportiert —> Natrium Leckstrom
–> Na was rein kommt wird wieder rausgeschoben, Kalium was raus geht wieder rein (aber auch durch elektrostatische wieder rein )
Wie kommt ein Aktionspotenzial zustande ?
- Am Axonhügel (Schwellenwert -50mv)
- In der Zelle muss es positiv werden
- AP = schnell und große Änderung der Spannung (Einstrom von Natrium)—> mehr Na rein als K raus
–> Anstieg der Spannung -70mv auf Gipfel von +20mv (nennt man overshoot/ Überschuss) (Depolarisation)
–> Danach Repolarisation/ Spannungsabfall, bis unter Ruheniveau (Hyperpolarisation) —> nach AP Kalium Kanäle öffnen sich, mehr positive Fließen raus als rein. Am Ende wieder ruhepotenzial (Kanäle schließen sich) - Es wandert am Axon entlang zu der Axonendigung
Kontinuierliche und Saltatorische Weiterleitung
Kontinuierlich: An jeder stelle des Axons muss erneut ein AP ausgelöst werden (Segment für Segment)
Saltatorisch: Myelinschicht –> Dadurch wird AP immer zum nächsten freien Abschnitt (Schnürringe) weitergeleitet (Sprungkraft) –> geht schneller da nicht so oft AP neu ausgelöst werden muss
Natrium und Kalium während des AP
- Membran im Ruhezustand sehr wenig durchlässig für Na
- Bei AP Entwicklung springen alle Na Kanäle auf –> Dazu kommt Diffusionskraft, elektrostatische Kraft (da im Inneren mehr negativ geladene)
–> Dadurch starker Einstrom und und schnelle Entwicklung des AP - Kurz vor Gleichgewichtpotenzial schließen sich Na Kanäle –> Potenzial geht schnell auf Ruhepotenzial zurück
- während Na Kanäle sich öffnen und schließen öffnen sich Kalium Kanäle (trägt Hyperpolarisation bei)
Was ist mit absolute und relative Refraktärzeit gemeint ?
Refraktärzeit = Zeit in der kein neues AP ausgelöst werden kann nach der Depolarisation
Absolute: Die Zeitspanne vom Öffnen der Na+-Kanäle und der Entstehung des „spikes“ bis zu dessen Ende –> kein weiteres AP währenddessen
Relative: Während der Phase des „Nachpotenzials“ kann das Axon zwar elektrisch aktiviert werden, aber es ist ein stärkerer Reiz als normal nötig (bei Hyperpolarisation)
Warum öffnen sich Na und K Kanäle
- Spannungsabhängig
- Schwellenpotenzial entscheidet darüber
Was ist mit alles oder nichts Antwort gemeint ?
Entweder Schwelle wird durchbrochen und AP bildet sich oder garneins –> Keine Unterscheidung in stärke
Was ist eine Synapse
Orte, des funktionellen Kontakts zwischen den Axonendigungen der Zelle mit anderen Zellen
Was bedeutet Exocytose
Wenn eine Synapse Aktiv ist und Informationen überträgt
Wie kommt es zur Freisetzung der Neurotransmitter und was passiert mit diesen?
- wenn AP Endigung erreicht löst es die Freisetzung aus wegen Calcium
- Durch das AP kommt es zur Öffnung von Calcium Kanälen (diese sind Spannungsgesteuert)
–> Calcium strömt in Zelle (Konzentration intrazellulär niedriger) - Die Neurotran. diffundieren über den Synaptischen Spalt und setzen sich an Rezeptormoleküle auf der postsynoptischen Membran fest
- ## Sorgt vor allem für die Öffnung von Natrium Kanälen = Einstrom (gilt für erregende Synapsen)
Besonderheit der Ionenkanäle der Postsynaptischen Membran (PSM)
- Diese werden chemisch aktiviert und sind somit nicht Spannungsabhängig
- Es gibt also keinen Schwellenwert, sondern die Anzahl der geöffneten Kanäle hängt von der Neurotransmitter Anzahl ab.
–> Dauer der Öffnung abhängig davon wie lange ein Transmitter an dem Rezeptor gebunden bleibt
Was ist ein EPSP
- Eine schwache Depolarisation an der Zellmembran (Änderung des Membreanpotentials) entsteht durch die Wirkung der Neurotransmitter auf die Rezeptormoleküle
- Ist die Summer der kurzen Depolarisationen
- Je mehr Synapsen gleichzeitig aktiviert werden, desto größer das EPSP
Erkläre die Wirkung eines EPSP
- AP an postsynapse, Membran dort enthält Na Kanäle also positiver Einstrom und EPSP
-Wenn EPSP Schwellenwert am Axonhügel erreicht = AP (je mehr Synapsen einer Zelle aktiviert werden so stärker das EPSP an der Membran)
–> Axonhügel = niedrigere Schwelle als Zellkörper
- die Ionen (positive Ladungen) verschieben sich zu dem Bereich niedrigerem Wiederstandes und können somit die Schwelle für die Auslösung des AP erreichen
–> Weiterleitung (ipsp und epsp addieren sich, je nachdem wie stark das ist entscheidet es über Frequenz und ob überhaupt weitergeleitet wird)
Erkläre das IPSP
- Hier öffnen sich bei Erregung vor allem Chlorid und/ oder Kalium Kanäle
- Natrium Kanäle bleiben während Hemmung geschlossen
- Durch Einstrom von Cl- entsteht Hyperpolarisation der Membran
- IPSPs addieren sich auch am Zellkörper und den Dendriten räumlich (AP Menge aus verschiedenen Richtungen) und zeitlich (AP Frequenz)
- Durch IPSP ist synaptische Erregung weniger Effektiv
- Die Inhibitorischen Synapsen wirken stärker als Exitatorische weil sie näher am Axonhügel sind (erregende eher in Richtung Dendriten)
Was ist wichtig bei der Bildung eines AP im Gehirn
Mehrere Synapsen müssen zusammenarbeiten
