neuronen alles rund um deine nervenzellen. zellen des nervensystems 2 zelltypen gliazellenervenzelle...
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Neuronen
Alles Rund um deine Nervenzellen
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Zellen des Nervensystems
2 Zelltypen
Gliazelle NervenzelleNicht leitende Grundeinheit des NS,Zelle des NS, Struktur& Eigenschaft Welche nur die ermöglicht dieNZ verstärkt, Weiterleitung vonIsoliert oder Signalenschützt
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Neurone
• Sind alle gleich aufgebaut• Arbeiten nach gleichen Prinzipien• Lage und „Verschaltung“ mit
anderen Neuronen bestimmen Funktion des Neurons
• Signale werden durch Ausnutzung der elektrische Ladung über die Zellmembran weitergeleitet
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• Axon:langer Fortsatz von Neuronen
• Dendriten: Zellfortsätze, große Oberfläche für Empfang von Signalen anderer Neuronen, haben mehrere 1000 Verbindungen zu anderen Neuronen -> Synapsen
• Zellkörper: biosynthetisches Zentrum der NZ, enthält Zellkern und alle anderen Organellen
• Präsynaptische Endigunen: Verzweigungen am Ende des Axons
• Myelinscheide: Isolierende Hülle aus der Zellmembran von Schwannzellen die das Axon umgibt, unterbrochen von
• Ranvier- Schnürringen: kleine Lücken zwischen den Myelinscheiden; hier leiben besonders viele spannungsabhängige Ionenkanäle
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Bioelektrizität• Strom in wässrigen Lösungen durch
Ionen getragen• Reines Wasser hat keine Ionen
– Wasser+ Salz (Ionen) = höhere Leitfähigkeit
• Positive Kationen gehen zu negativen Kathode
• Negative Anionen gehen zur positiven Anode
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Ladungsverteilung
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Ladungsverteilung• Im Zellinneren:
– Kalium (K+) und große organische Anionen (A-; Proteine, Aminosäuren)
• Im Zelläußeren:– Natrium (Na+) und Chlorid (Cl-)
• Dadurch verschiedene Ladungen (größere negative Ladung im Zellinneren)– An dünner Biomembran bildet sich ein
elektrisches Feld
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Membranpotenzial• Kann als Spannung gemessen
werden• Im Ruhezustand –70mV = RUHEPOTENZIAL
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Membranpotenzial aufrechterhalten
• Da Ionen nicht einfach so Membran überwinden können– Entweder aktiv werden (entgegen ihr
Konzentrationsgefälle) mithilfe von Transporterproteinen durch Membran gepumpt werden
– Oder passiv (mit ihrem Konzentrationsgefälle) durch Ionenkanäle diffundieren
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Membranpotenzial aufrechterhalten
• Ionenkanäle sind spezifisch • Zahl der Kanäle bestimmt
Leitfähigkeit der Membran für unterschiedliche Ionen
• Höhere Leitfähigkeit für K+– daraus: mehr Kaliumkanäle als
Natriumkanäle in Plasmamembran vorhanden
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Membranpotenzial aufrechterhalten
• Ruhezustand:– Kaliumleitfähigkeit 50mal größer als
die Leitfähigkeit für Na+
• Negative Anionen sind zu groß für Membrankanäle, also bleiben die negative Ladung innerhalb der Zelle
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Gleichgewicht erhalten• Ionen diffundieren solange entlang
ihre elektrochemischen Gradientens, bis ein Gleichgewicht erreicht ist
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Gleichgewicht erhaltenKalium
• K+ diffundiert aus der Zelle heraus • Positive Ladungen werden in den
extrazellulären Raum transportiert• Zellinnere wird negativer, da Anionen
festgehalten werden– Führt dazu, dass K+ wieder in die Zelle
einströmt (entlang des Gradientens)
• Keine Bewegung mehr= stabiler Zustand des Membranpotenzials
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Gleichgewicht erhalten Natrium
• Zellmembran für Na+ weniger durchlässiger
• Na+ strömt in die Zelle hinein, da das Innere negativer geladen ist
• Nur wenig Permeabilität für Na+– Nur geringer Einstrom von Na+
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Gleichgewicht erhaltenKalium- Natrium
• Na+ Einstrom bewirkt K+ Ausstrom – wenn dies nicht gestoppt wird
• Auflösung des chem. Gradienten für Na+ und K+
• Problemlösung: Kalium- Natrium- Pumpe
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Kalium-Natrium-Pumpe
• Ein integrales Membranprotein• Mithilfe von ATP aktiver Transport
möglich• Na+ gegen Gradienten aus Zelle heraus• K+ in die Zelle hinein
– Wiederherstellung der Gradienten!!
• Hält Membranpotenzial in einem Fließgleichgewicht!
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Aktionspotenzial• Aktiver elektrischer Impuls
– Öffnen „gesteuerte Ionenkanäle“• Somit: Unterschiede in der
Ionenkonzentration -> Veränderung des Membranpotenzials als Reaktion auf einen Reiz
• Reiz: entweder aus der Umwelt oder aus der Erregung anderer Neurone
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1. Ruhepotenzial
2.Reiz
3.Depolarisation
4.Aktionspotenzial
5. Repolarisation
6.Hyperpolarisation
1. Ruhepotenzial
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Depolarisation
• Reiz der Natriumkanäle öffnet• Na+ strömt ein• Einstrom macht die Zelle innen
weniger negativ • Depolarisiert die Zelle
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Hyperpolarisation
• Reiz der Kaliumkanäle öffnet• K+ strömt aus der Zelle heraus• Zelle wird innen negativer• Hyperpolarisiert die Zelle
• Für beide gilt: ein stärkerer Reiz öffnet mehrere Kanäle
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Aktionspotenzial
• Schewellenpotenzial muss überschritten werden– Starker Reiz notwenig
• Aktionspotenzial wird durch Depolarisation ausgelöst
• Alles- oder- Nichts- Ereignis– Aktionspotenzial tritt nur dann auf,
wenn Depolarisation groß genug ist und den Schwellenwert überschreitet
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• Ablauf eines Aktionspotenzials1. Ruhezustand Na+ und K+ Kanäle
sind zu, Ruhepotenzial wird aufrechterhalten
2. Schwelle Reiz öffnet einige Na+ Kanäle, sobald der Na+ Einstrom das Schwellenpotenzial erreicht, öffnen sich neue Na+ Tore, Aktionspotenzial wird ausgelöst
3. Depolarisationsphase Na+ Kanäle sind geöffnet, Kaliumkanäle bleiben geschlossen, Na+ strömt in die Zelle, das Zellinnere wird positiver
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Ablauf eines Aktionspotenzials
4. Repolarisationsphase Interaktivierungstor der Na+ Kanäle wird geschlossen, Kaliumkanäle öffnen sich, K+Ionen strömen aus der Zelle, Verlust der positiven Ladung macht das Zellinnere negativer als die Außenseite
5. Nachpotenzial alle Tore der Na+ Kanäle sind geschlossen, K+ Kanäle trotz vollständiger Repolarisation der Membran noch für kurze Zeit geöffnet, Ruhezustand wieder hergestellt, Neuron kann auf erneuten Reiz wieder mit Aktionspotenzial reagieren
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Saltatorische Erregungsleitung
• Bei Ranvier- Schnürringen: Kontakt zw. Extrazellulären Flüssigkeit& Membran des Axons
• Ionenstrom zw. Außen- und Innenmedium
• Na+Strom „springt“ von Schnürring zu Schnürring– Bildung von
Aktionspotenzialen
Schnelligkeit:
In 15µm dicken Axon
150m/s!
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Ihr seid erlöst
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Kontinuierliche Erregungsleitungs
• „Dominoeffekt“: Der erste „Stein“ muss angetippt werde, dann fällt der Rest
• Na+ strömt in die Membran des Axons -> AP
• AP depolarisiert auch nachbar Regionen, es wird weitergeleitet, springt nicht zurück, da an der 1. Stelle schon K+ Ausstrom zur Repolarisation
Immer so weiter.. Bis zum Ende des Axons