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7.2 Nervenzelle: Aktionspotenzial

Sascha Müller Biologie Abitur German 5.0Average rating 5.0 out of 5 (1 rating) 44 cards

7.2 Nervenzelle: Aktionspotenzial

Cards in this deck (44)

  1. 1Was entspricht im Binärcode der Nervenzelle dem Ruhe- und was dem Aktionspotenzial?- Ruhepotenzial = Null
    - Aktionspotenzial = Eins
  2. 2Wo wird das Aktionspotenzial gebildet?1. Bei markhaltigen Nervenzellen:
    - Ranvier'sche Schnürringe (Axonhügel, Impuls-Entstehungs-Region)
    - axonnahe Teil der synaptischen Endköpfchen
    2. Bei marklosen Nervenzellen:
    - das gesamte Axon
    3. Grundsätzlich nur in bestimmten Abschnitten erregbarer Zellen.
  3. 3Was sind die Kennzeichen dieser Abschnitte?1. Sie weisen KEINE aus mehreren Lagen bestehende stark isolierende Myelinscheide auf.
    2. in diesen Membranabschnitten liegen schnelle spannungsgesteuerte Na+Kanäle in grosser Zahl und grosser Dichte vor.
    3. Grosse Zahl verzögerter spannungsgesteuerter K+-Kanäle.
  4. 4Wie funktioniert der spannungsgesteuerte Na+-Kanal?- Bei Überschreiten eines bestimmten Potenzialwerts (Schwellenpotenzial, Erregungsschwelle) öffnet sich Na+-Kanal in Bruchteilen einer Millisekunde und lässt Natrium-Ionen in Richtung Konzentrationsgefälle passieren.
    - nach 1 bis 2 ms verschliesst kugelförmiger Anhang des Kanalproteins die Pore und stoppt den Natriumfluss.
    - Kanal befindet sich in einem inaktivierten, blockierten Zustand.
  5. 5Wann ist eine erneute Öffnung des Na+-Kanals nach einer Blockierung wieder möglich?- erst wieder möglich, wenn Membranpotenzial wieder für einige Zeit zum Ruhepotenzialwert zurückgekehrt ist oder aber kurzzeitig Werte deutlich unterhalb des Ruhepotenzials erreicht werden (Hyperpolarisation).
  6. 6Wie funktioniert der K+-Kanal?- träger als Na+-Kanal
    - Aktivierung bei überschwelligem Impuls
    - Pore öffnet aber nur mit Verzögerung
    - nach verzögerter Öffnung können Kalium-Ionen passieren
    - Kanal schliess erst, wenn Membran über die Erregungsschwelle hinaus repolarisiert ist.
    - Kanal wird nicht blockiert.
  7. 7Schematische Darstellung spannungsgesteuerter Na+KanalSchematische Darstellung spannungsgesteuerter Na+Kanal
  8. 8Das Aktionspotenzials einer Nervenzelle hat stets etwa den gleichen Ablauf. In welche Abschnitte lässt er sich gliedern?1. Ruhepotenzial
    2. Depolarisation - Initialphase
    3. Depolarisation - Aufstrich
    4. Spitze (Peak)
    5. Repolarisation
    6. Hyperpolarisation
    7. Ruhepotenzial
  9. 9Beschreibe das Ruhepotenzial.An der Membran des Axons herrscht zunächst ein Ruhepotenzial. Sie ist damit in einem erregbaren Zustand.
  10. 10Beschreibe die Initialphase der Depolarisation.- Depolarisation = Änderung der Spannung in den weniger negativen Bereich
    - Depolarisation wird i.d.R. bewirkt durch Stromfluss, der von benachbarten Membranabschnitten ausgeht.
    - Kriechstrom kann EPSP oder Rezeptorpotenzial sein
    - in einigen Zellen kommt es spontan und rhythmisch zur Depolarisation (z.B. Sinusknoten des Herzens)
  11. 11Beschreibe den Aufstrich der Depolarisation.- Erregungsschwelle ist erreicht
    - spannungsgesteuerte Na+Kanäle öffnen
    - dem Diffusionsdruck und dem elektrischen Gadienten folgend strömt Natrium in Zelle.
    - Na+Einstrom vergrössert Depolarisation.
    - es beginnt eine sich selbst verstärkende Kettenreaktion.
    - es öffnen sich schlagartig sehr viele spannungsgesteuerte Na+Kanäle.
    - Na+Einstrom erhöht sich lawinenartig.
    - negative Membranpotenzial wird positiv.
    - im letzten Abschnitt des Aufstrichs öffnen sich die die ersten verzögerten K+-Kanäle.
    - da das innere der Zelle jetzt positiv und das Äussere negativ geladen ist, strömt Kalium dem Diffusionsdruck und dem elektrischen Gradienten folgend aus der Zelle heraus.
  12. 12Beschreibe die Spitze (Peak). (1. Entwicklung)- Mischung gegenläufiger Entwicklungen für Kippen des Potenzials verantwortlich.
    1. Entwicklung
    - Na+-Einstrom nimmt ab:
    -- max. Öffnungzeit nur 1 bis 2 ms
    -- bei positivem Membranpotenzial noch kürzere Öffnungszeit.
    - immer mehr Na+Kanäle schliessen. Nach dem Schliessen sind sie refraktär (=unerregbar)
  13. 13Beschreibe die Spitze (Peak) ( 2. Entwicklung)2. Entwicklung
    - die Umkehr der Ladungszustände stoppt zudem den Natrium-Einstrom. Zellinnere ist positiv = Na+ muss beim Einstrom in die Zelle sich gegen elektrischen Gradienten bewegen.
  14. 14Was geschieht auf der Spitze des Aktionspotenzials?- der nach innen gerichtete Diffusionsdruck für Na+ und der diesem entgegenwirkende elektrische Gradient sind gleich gross.
    - der Abnahme des Na+Einstroms steht eine Zunahme des K+-Ausstroms gegenüber, da sich immer mehr verzögerte K+-Kanäle öffnen.
  15. 15Beschreibe die Repolarisation.- mehr und mehr Na+Kanäle sind geschlossen.
    - Na+-Einstrom versiegt.
    - immer mehr K+-Kanäle öffnen.
    - K+-Ausstrom schwillt an.
    - Infolge K+-Ausstrom nähert sich Membaranpotenzial wieder dem Ruhepotenzialwert an (Repolarisation).
    - Jetzt beginnen sich auch die K+-Kanäle zu schliessen.
  16. 16Beschreibe die Hyperpolarisation.- die relativ lange Öffnungszeit führt dazu, dass mehr Kalium-Ionen ausströmen als zur Wiederherstellung des Ruhepotenzials notwendig wären.
    - die Potenzialwerte werden darum kurzzeitig negativer als der Ruhepotenzialwert (Hyperpolarisation).
  17. 17Beschreibe das Ruhepotenzial am Schluss des Zyklus.- K+-Kanäle sind nun auch geschlossen.
    - überschüssige Kalium ausserhalb der Zelle diffundiert weg und Membranpotenzial steigt wieder auf Ruhepotentzialwert.
    - Natrium-Kalium-Pumpen spielen hier eine kleine Rolle, da die Zahl der fliessenden Ionen relativ gering ist.
  18. 18Schematische Darstellung des Aktionspotenzial.Schematische Darstellung des Aktionspotenzial.
  19. 19Schematische Darstellung der Leitfähigkeitsänderung.Schematische Darstellung der Leitfähigkeitsänderung.
  20. 20Was versteht man unter der Refraktärzeit?- refraktär = unerregbar
    - Refraktärzeit = Zeitabschnitt, während dem die Membran kein neues Aktionspotenzial bilden kann, weil die Na+Kanäle zuerst Ruhepotenzial erreichen müssen und erst danach wieder aktiviert werden können.
    - Während eines laufenden Aktionspotenzials können die Membrane kein zweites Aktionspotenzial bilden.
  21. 21Wie kann die Refraktärzeit gegliedert werden?1. Absolute Refraktärphase
    Es kann in keinem Fall ein weiteres Aktionspotenzial ausgelöst werden.
    2. relative Refraktärphase
    Einige Na+Kanäle befinden sich bereits wieder in aktivierbarem Zustand. Hier ist bei starker Reizung die Bildung schwächerer Aktionspotenziale möglich.
  22. 22Was begrenzt die Refraktärzeit?Sie begrenzt die Anzahl der Aktionspotenziale auf rund 500 pro Sekunde.
  23. 23Was entscheidet über die Zahl der gebildeten Aktionspotenziale.Über die Zahl der Aktionspotenziale entscheidet nicht die Höhe des anliegenden Stroms, sondern die Länge des Zeitraums, während dessen der Strom überschwellig ist.
  24. 24Was ist unter dem Phänomen "Alles-oder-Nichts-Gesetz der Erregung" zu verstehen?- Programm des Aktionspotenzials läuft autonom ab, d.h. es bedarf keiner Eingriffe von aussen.
    - das Erreichen der Erregungsschwelle führt immer zu einem voll ausgebildeten Aktionspotenzial.
    - Wird die Schwelle nicht erreicht, bleibt das Aktionspotenzial aus.
  25. 25Weiterleitung an marklosen Nervenfasern (Titel, keine Frage)Titel
  26. 26Was ist typisch für marklose Nervenfasern?- Marklose Nervenfasern besitzen keine ausgeprägte isolierende Myelinscheide.
    - die spannungsgesteuerten Kanäle sind relativ gleichmässig über die Membran verteilt.
    - Entsteht am Beginn des Axons ein Aktionspotenzial, so hat das Auswirkungen auf benachbarte Membranabschnitte.
  27. 27Was ist unter einer elektrotonischen Ausbreitung zu verstehen?- im Zuge des Aktionspotenzials entsteht eine Spannungsdifferenz: Werte über +20 mV (depolarisierter Bereich) und -70 mV (unerregte Nachbarbezirke).
    - Nachbarbezirke werden darum ebenfalls depolarisiert (Kriechstrom). Die Depolarisierung erfolgt somit passiv.
  28. 28Was ist der Nachteil der elektrotonischen Ausbreitung?- depolarisierender Effekt nimmt mit zunehmender Entfernung vom Ausgangspunkt ab, d.h. wird immer geringer und die Amplitude des Potentials wird immer kleiner.
  29. 29Was ist unter der kontinuierliche Erregungsleitung zu verstehen?- depolarisierende Wirkung des Kriechstroms ist in Membranabschnitten nahe des Aktionspotenzials noch relativ stark.
    - Wirkung reicht aus, um Membran über die Erregungsschwelle zu depolarisieren und somit wieder ein Aktionspotenzial auszulösen.
    - Auf diese Weise pflanzt sich das Aktionspotenzial entlang des Axons fort.
    - relativ langsam (max. 20 m/s)
  30. 30Was bestimmt die Reichweite des Kriechstroms?- Innenwiderstand des Axon:
    -- Axondurchmesser und die Temperatur bestimmen die Leitungsgeschwindigkeit.
    - Dicke, wohltemperierte Axone leiten am schnellsten. Sie benötigen aber viel Baumaterial und viel Platz im Organismus.
  31. 31Weiterleitung an markhaltigen Nervenfasern. (Titel, keine Frage)Titel
  32. 32Welche Funktion hat die Myelinscheide?Die Myelinscheide schirmt Axonmembran in den Abschnitten zwischen den Ranvier'schen Schnürringen nahezu vollständig gegen die extrazelluläre Flüssigkeit ab.
  33. 33Erfolgt im Bereich der myelinisierten Abschnitten des Axons ein Aktionspotenzial?- Dichte der spannungsgesteuerten Ionenkanäle ist gering.
    - weder im Bereich des Somas noch in den myelinisierten Abschnitten des Axons kann ein Aktionspotenzial entstehnen. Eine Potenzialweiterleitung ist hier nur elektrotonisch, als Kriechstrom, möglich.
  34. 34Wo ist der Aufbau eines Aktionspotenzials an markhaltigen Nervenfasern möglich?- im Bereich des Axonhügels
    - im Bereich der Ranvier'schen Schnürringe
    - bei den Endköpfchen
    Grund:
    Hier hat die Membran Kontakt mit der Extrazellulärflüssigkeit.
    Es gibt eine ausreichende Dichte an spannungsgesteuerten Ionenkanälen.
  35. 35Was versteht man unter "saltatorische Erregungsleitung"?- in markhaltigen Nervenfasern springt die Erregung von Schnürring zu Schnürring (=saltatorische Erregungsleitung).
  36. 36Was kennzeichnet die saltatorische Erregungsleitung aus?- sie benötigt wenig Energie, da die zur Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials notwendigen, energiezehrenden Ionenpumpen nur im Bereich der Schnürringe arbeiten müssen.
    - die Leitungsgeschwindigkeit ist hoch (max. 120 m/s), da die elektrototische Leitung im Bereich der Markscheide sehr schnell erfolgt und Aktionspotenziale nur an den Schnürringen ausgelöst werden.
  37. 37Schematische Darstellung der elektrototischen Ausbreitung eines Stroms im Axon einer markhaltigen Nervenfaser.Schematische Darstellung der elektrototischen Ausbreitung eines Stroms im Axon einer markhaltigen Nervenfaser.
  38. 38Wirkung von Giften (Titel, keine Frage)Titel
  39. 39Wie entfalten Gifte ihre Wirkung?- positiv geladenes Giftmolekül blockiert Eingang spannungsgesteuerter Na+Kanäle längerfristig von der Membranaussenseite
    - Bildung von Aktionspotenzialen wird verhindert oder erschwert
    - Lokalanästhetika (schmerzstillende bzw. schmerzausschaltendes Mittel) bindet für Millisekundenbruchteile an Strukturen im Inneren offener Na+-Kanäle. Kanaleingang wird kurzzeitig verschlossen. Verminderter Na+Einstrom.
    - bei ausreichender Menge wird so Bildung von Aktionspotenzialen verhindert.
  40. 40Informationscodierung (Titel, keine Frage)Titel
  41. 41Was sind die Aktionspotenziale für die Nervenzellen?Aktionspotenziale sind der Transportcode der Nervenzellen.
  42. 42Was versteht man unter Frequenzcodierung?- Information über Stärke des Ausgangsreizes steckt in der Frequenz der Aktionspotenziale, d.h. der Aktionspotenziale pro Sekunde.
    - Je stärker ein Signal, desto schneller die Abfolge der Aktionspotenziale, desto grösser auch die Impulsfrequenz.
  43. 43Wo steckt die Information über die Dauer des Ausgangsreizes?Die Information über die Dauer des Ausgangsreizes steckt in der Länge des Impulsbildungszeitraums, d.h. Aktionspotenziale werden generiert, solange ein Reiz andauert.
  44. 44Was versteht man unter dem Prinzip der Kanalspezifität?- Leitungsweg über den z.B. das Gehirn erreicht wird, zeigt Stelle des Körpers, wo Reiz ursprünglich herstammt.
    - Augennerven, Hörnerven, Geruchsnerven und viele andere spezifische Leitungsbahnen ermöglichen genaue Identifizierung des Informationsursprungs.

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Description
Abitur Biologie (7. Neurobiologie) Flashcards on 7.2 Nervenzelle: Aktionspotenzial, created by Sascha Müller on 15/10/2017.
Created by
Sascha Müller · Oct 2017
Updated
Oct 16, 2017
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