Aktionspotential und Reizweiterleitung

Einführung

• Das Aktionspotential ist ein zentraler Bestandteil der Reizweiterleitung in Nervenzellen.
• Voraussetzung für ein Aktionspotential ist das Vorhandensein eines Ruhepotentials.

Ruhepotential

Definition und Entstehung

• Ruhepotential: Spannungsunterschied zwischen dem Inneren und dem Äußeren einer nicht angeregten Nervenzelle.
• Bei Menschen beträgt das Ruhepotential etwa -70 Millivolt.
• Die Membran der Nervenzelle besteht aus einer Doppellipidschicht, die das Innere der Zelle vom extrazellulären Raum trennt.

Ionenkonzentration

• Innen: Hauptsächlich positive Kalium-Ionen (K+) und negativ geladene Proteine.
• Außen: Hauptsächlich positive Natrium-Ionen (Na+) und negative Chlorid-Ionen (Cl-).
• Die Membran ist im Normalzustand für die meisten Ionenarten undurchlässig.

Rolle der Ionenpumpen

• Kalium-Natrium-Pumpen (Na+/K+-ATPase):
  • Tauschen 3 Na+ Ionen von innen gegen 2 K+ Ionen von außen aus.
  • ATP liefert die benötigte Energie für diesen Prozess.
  • Führt zu einem Überschuss von Na+ außen und K+ innen, wodurch das Zellinnere negativer wird.

Chemisches und elektrisches Potential

• Chemisches Potential: Konzentrationsunterschiede führen zu einem Drang, diesen auszugleichen.
• Elektrisches Potential: Entsteht durch Ladungsunterschiede über die Membran.
• Offene K+-Kanäle erlauben Kalium-Ionen den Zellmembran zu passieren, was zur Entstehung eines elektrischen Potentials beiträgt (K+-Leckstrom).

Gleichgewichtszustand

• Ein Gleichgewicht entsteht, wenn das chemische Potential (Ionen nach außen) und das elektrische Potential (Ionen nach innen) gleich groß sind.
• Kein Nettofluss von K+-Ionen mehr, das Ruhepotential ist erreicht.

Wichtige Mechanismen

• Na+-Leckstrom: Na+-Ionen dringen manchmal in die Zelle ein, trotz Undurchlässigkeit der Membran.
• Die Na+/K+-ATPase arbeitet kontinuierlich, um das Ruhepotential aufrechtzuerhalten.

Ausblick

• Ohne Ruhepotential kein Aktionspotential.
• Details zum Aktionspotential und weiteren Prozessen werden in den folgenden Videos der Playlist behandelt.

Zusatzinformationen

• Weitere Informationen zu Ionenpumpen, Konzentrationsgradienten und ATP sind in weiteren Videos verfügbar.

Abschluss

• Wichtige Grundlagen für das Verständnis des Aktionspotentials und der Reizweiterleitung erklärt.