Ich hab ne Biofrage (Oberstufe, GK)
Kann mir jemand die Ionenverteilung und -ströme beim Ruhepotenzial und beim Aktionspotenzial detailliert erklären, bitte? Besonders bei K+ habe ich noch keinen Durchblick. Ich hätte auch gerne Erklärungen dazu, warum die jeweilige Ionenart jetzt genau dahinströmt (also den Gradienten (chemisch oder elektrisch) jeweils mitbenennen).
Aaaalso... mein Bio-LK ist zwar jetzt schon ein halbes Jahr her, aber ich denke, ich krieg's trotzdem hin. (Hatte 14 Punkte in Bio, von demehr..)
Das
Ruhepotenzial ist die
Potentialdifferenz an einer nicht erregten Nevrenzelle und wird meistens mit -70mv angegeben. Jetzt natürlich die Frage, wie ensteht das Ruhepotential?
Ursprünglich liegt folgende Ionenverteilung vor:
In der
Membraninnenseite gibt es eine
hohe Kaliuminonen Konzentration sowie eine
hohe Konzentration von organischen Anionen. Natrium und Chlorid-Ionen sind hingegen kaum vertreten, dafür herrscht
außerhalb der Membran eine
sehr hohe Natrium und Chloridkonzentration.
Die Membran des Neurons ist sehr stark
selektiv permeabel für Kaliumionen, d.h. das Kaliumionen (positiv geladen) ohne Probleme durchwandern können.
Zudem ist sie noch geringfügig permeabel für Na+ und Cl-.
Das ist also die Ausgangsposition. Doch was passiert jetzt?
K+ Ionen diffundieren durch die Poren auf die Membranaußenseiten um das Konzentrationsgefälle auszugleichen. Sie strömen so lange aus, bis sich ein zu großes elektirsches Feld aufbaut, d.h. der zu groß gewordene
Ladungsgradient (durch den Ausstrom der K+ Ionen wird das Innere immer negativer!) diesen Ausstrom verhindert.
Dieses Gleichgewicht entspricht dem Ruhepotential von ca. -70MV. Dann wird es noch durch die NAtrium/Kalium Pumpe aufrecht erhalten, aber ich weiß nciht, ob man das im GK auch macht, von demher lasse ich das mal weg...
Nun also zum Thema Aktionspotential:
Das Aktionspotential wird als kurzzeitige LAdungsänderung von ca. 1ms definiert. Klingt jetz komisch, ist aber leicht nachvollziehbar. Erregungsübertragung geschieht durch elektirsche Impulse, diese reizen die NErvenzellen und polarisieren somit die Zelle. Jetzt im Detaill:
In der Ausgangsposition haben wir ein Ruhepotenzial von ca. -70mV. Wenn ein überschwelliger Reiz ankommt (ich weiß jetzt nciht mehr genau, wie hoch der sein muss. JEdenfalls sind Aktionspotentiale Alles- oder NIChtsreaktionen, d.h. der Reiz muss eine gewisse Voltzahl überschreiten, dann wird das Aktionspotential vollständig aufgebaut). Durch diesen Reiz kommt es zu einer ersten Depolarisation der Membran (Also, sie wird positiver).
Dadurch wird die
Permeabilität für Natrium-Ionen erhöht. Deshalb können
Na+-Ionen von außen nach Innen
einströmen. Dadurch wird die Membran immer weiter depolarisiert und die Permeabilität dür Na+-Ionen steigt weiter (positive Rückkopplung!!). dadurch kommt es zu einem explosionsartigen Einstrom von Na+-Ionen und damit zur Potentialumkehr (das Membranpotential wird positiv!). Die Na+-Ionen diffundieren übrigens aufgrund des Konzentrationsgefälles nach innen.
Nach ca. 1ms beginnt die
Repolarisationsphase: Durch den Natriumeinstrom steigt auch die Permeabilität der K+-Ionenkanäle. Die Permeabilität der Na+-Kanäle beginnt bereits wieder zu sinken. Aufgrund der vielen positiven Ladungen im Inneren strömen die K+-Ionen explosionsartig aus, das Potential wird wieder negativ, es kommt sogar zu einer
Hyperpolarisation, da die K+-Kanäle nicht schnell genug geschlossen werden können.
danach erfolgt die
Rückkehr zum Ruhepotential. Die Ausgangskonzentration der Natrium und KAliumionen wird durch die NAtroium/Kalium-Pumpe unter ATP Verbrauch wieder hergestellt, das ist also ein aktiver Transport...
Sooo... das war's.. wenn du noch fragen hast, kannste ja detaiolliert nachfragen ^^
LG
Elena
EDIT: Aktionspotential steht jatzt auch da^^