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Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Ruhepotenzial
Aktionspotenzial
Erregungsleitung
… eine Einführung in die Neurophysiologie
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Lebende Zellen besitzen in ihrem Inneren verschiedene
Ionen.
Auch außerhalb der Zelle finden wir eine bestimmte
Ionenverteilung.
Die Ionenverteilung bei Nervenzellen
neuralnetworks.ai-depot.com/3-Minutes/ Biological-Neuron.jpe
www.island.org/prescience/ divining.html
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Cytoplasma: K+ - Ionen
Zellmembran
Ionen im Cytoplasma (Zellinneren)
K+
Organische - Anionen
A-
Diese Ionen haben das Bestreben, durch die Zellmembran nach außen zu gelangen.
Axon
A-A-
A- A-
A-
A-
A-
A-
Die Ionenverteilung bei Nervenzellen
K+
K+K+
K+
K+
K+
K+
K+
Bildquelle: http://www.drd.de/helmich/bio/neu/reihe1/ur11/neuron.html
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Außen: Na+ - Kationen
Ionen im Außenmedium:
Cl - Anionen
Na+ Na+
Cl-
Cl-
Cl-
Cl-Cl-
Cl-
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Cl-
Die Ionenverteilung bei Nervenzellen
Diese Ionen haben das Bestreben, durch die Zellmembran nach innen zu gelangen.
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Cytoplasma: K+ - IonenK+
A-
K+K+
K+
K+
K+
K+K+
K+
A-
A- A-
A-
Cl- Cl-
Cl-
Na+Na+
Na+
Na+
Na+
Cl-Cl- Na+
Außen: Na+ - Kationen
Cl - Anionen
Na+
Cl-
Die Ionenverteilung bei Nervenzellen
Organische - Anionen
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
K+ und Na+ können die Membran durch eigene
„Kanäle“ durchdringen!
K+
K+
K+K+
Na+Na+
Na+
Na+ Na+ Na+Na+
K+ - Kanal
Na+ - Kanal
Na+
K+ K+
K+K+
(geschlossen)
(tw. geöffnet)
Die Ionenverteilung bei Nervenzellen
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
K+
A-
K+K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
A-
A-A-
Cl-
Cl-
Na+
Na+
Na+
Cl-Cl- Na+
Die Ionenverteilung bei Nervenzellen
Kalium-Ionen gelangen nach außen und machen deshalb das Außenmedium elektrisch
positiver.
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
K+
A-
K+K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
A-
A-A-
Cl-
Cl-
Na+
Na+
Na+
Cl-Cl- Na+
- - - - -
- - - - -
+ + + +
+ + + +
Die Ionenverteilung bei Nervenzellen
Diese Spannungs-differenz ist mit einem Messgerät messbar!
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
K+
A-
K+K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
A-
A-A-
Cl-
Cl-
Na+
Na+
Na+
Cl-Cl- Na+
- 70 mVolt
- 70 mVolt
- - - - -
- - - - -
+ + + +
+ + + +
Die Ionenverteilung bei Nervenzellen
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Elektrisches Potenzial einer Nervenzelle:
Bildquelle: http://www.zum.de/Faecher/Materialien/beck/12/bs12-28.htm/ verändert
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Das elektrische Potenzial von lebenden Zellen beträgt
- 70 mVolt (Millivolt).
Man nennt dieses Potenzial einer Zelle
RUHEPOTENZIAL!! !!
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
RUHEPOTENZIAL!! !!
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Erregbare Zellen:
• NervenzellenNervenzellen
• MuskelzellenMuskelzellen
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
K+K+
K+
K+
K+K+K+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+ K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+
Na+ Na+Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+ Na+Na+
Na+
Na+
Na+Na+Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+K+
K+
K+
K+
Ruhezustand eines Nervenaxons:
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
K+K+
K+
K+
K+K+K+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+ K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+Na+Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+K+
K+
K+
K+
Was passiert in der Mitte des Schemas?
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
Reiz
K+ Na+
K+
Na+
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Was passiert mit der elektr. Spannung?
K+
K+
K+K+
K+K+
K+K+
Na+
Na+ Na+
Na+Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+ K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+ Na+Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
Na+Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+Na+Na+
Na+
K+
K+
K+K+
K+
K+K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
-70
-50
mVolt
Ruhepotenzial?
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Was passiert mit der elektr. Spannung?
K+
K+
K+K+
K+K+
K+K+
Na+
Na+ Na+
Na+Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+ K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+ Na+Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
Na+Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+Na+Na+
Na+
K+
K+
K+K+
K+
K+K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
-70
-50
mVolt
Ruhepotenzial
Durch Na+ Einstrom
1
1 ?
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Was passiert mit dem elektrischen Potenzial ?
-70
-50
mVolt
Durch Na+ Einstrom Durch K+ Ausstrom
K+
K+
K+K+
K+K+K+
Na+
Na+ Na+
Na+Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+ K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+
Na+Na+Na+
Na+
K+
K+
K+K+
K+
K+K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+K+
K+K+K+
Na+
Na+ Na+
Na+Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+ K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+ Na+
Na+Na+
Na+Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+
Na+Na+Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
2
2
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Was passiert mit der falschen Ionenverteilung?
-70
-50
mVolt
Durch Na+ Einstrom Durch K+ Ausstrom
K+
K+
K+K+
K+K+K+
Na+
Na+ Na+
Na+Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+ K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+
Na+Na+Na+
Na+
K+
K+
K+K+
K+
K+K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+K+
K+K+K+
Na+
Na+ Na+
Na+Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+ K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+ Na+
Na+Na+
Na+Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+Na+Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na-K Pumpen!(klick hier)
2
2
?
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Was passiert mit der falschen Ionenverteilung?
-70
-50
mVolt
Durch Na+ Einstrom Durch K+ Ausstrom
K+
K+
K+K+
K+K+K+
Na+
Na+ Na+
Na+Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+ K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+
Na+Na+Na+
Na+
K+
K+
K+K+
K+
K+K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+K+
K+K+K+
Na+
Na+ Na+
Na+Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+ K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+ Na+
Na+Na+
Na+Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+Na+Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na-K Pumpen!
3
3
Refraktärzeit
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Was passiert mit der falschen Ionenverteilung?
-70
-50
mVolt
Durch Na+ Einstrom Durch K+ Ausstrom
K+
K+
K+K+
K+K+K+
Na+
Na+ Na+
Na+Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+ K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
Na+Na+
Na+
Na+Na+Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+K+
K+K+K+
Na+
Na+ Na+
Na+Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+ K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+ Na+
Na+Na+
Na+Na+
Na+
Na+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+Na+Na+
Na+
K+
K+
K+K+
K+
K+K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na-K Pumpen!
4
4Refraktärzeit
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Erregbare Zellen können ihr Membranpotenzial ändern
-70
-50
mVolt
Ruhepotenzial
Durch Na+ Einstrom Durch K+ Ausstrom
Refraktärzeit
• Solche Änderungen nennt man Depolarisation• Eine Depolarisation entsteht durch einen Reiz
Depolarisation
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
+ 40 mV
- 70 mV
Ruhepotenzial
Kein Reiz
Spannung steigt
Kleiner Reiz
Aktionspotenzial
überschwelliger Reiz
Reiz:
z.B. ein Stromschlag
Was ist ein Aktionspotenzial (AP) ?Was ist ein Aktionspotenzial (AP) ?
Depolarisation
Bildquelle: www.drd.de/helmich/bio /verändert
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
2 wichtige Tatsachen:
1) Reize, welche zu schwach (unterschwellig) sind, lösen kein Aktionspotenzial aus!
2) Bei allen überschwelligen Reizen sind die Aktionspotenziale gleich groß, unabhängig von der Reizintensität!
„Alles-oder-Nichts-Prinzip“
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Denkaufgabe:
APs werden durch überschwellige Reize ausgelöst, sind aber immer gleich groß.
Wie unterscheiden sich 2 APs bei einem
* knapp überschwelligen Reiz und einem
* stark überschwelligen Reiz?
www.drd.de/helmich/bio
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Ruhepotenzial
Aktionspotenzial
Der Spannungsverlauf beim AP
http://www.scheffel.og.bw.schule.de/faecher/science/biologie/nervenphysiologie/4ap/apdeutung.htm
Schwellenwert
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Weiterleitung des
Aktionspotenzials
im Axon:
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Weiterleitung des APs im Axon
Bildquelle: http://www.scheffel.og.bw.schule.de/faecher/science/biologie/nervenphysiologie/5apleitung/apleitung.htm
-70 mV +40 -70 mV
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
-70
-50
mVolt
Schwellenpotenzial
Auch hier wird die Schwelle überschritten
+40
Bildquelle: http://www.scheffel.og.bw.schule.de/faecher/science/biologie/nervenphysiologie/5apleitung/apleitung.htm
-70 mV -70 mV+40
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
-70
-50
mVolt
Schwellenpotenzial
Zwei neue APs entstehen
+40
Bildquelle: http://www.scheffel.og.bw.schule.de/faecher/science/biologie/nervenphysiologie/5apleitung/apleitung.htm
-70 mV -70 mV+40
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
-70
-50
mVolt
Schwellenpotenzial
+40
Bildquelle: http://www.scheffel.og.bw.schule.de/faecher/science/biologie/nervenphysiologie/5apleitung/apleitung.htm
-70 mV -70 mV+40
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
-70
-50
mVolt
Schwellenpotenzial
+40
Jetzt wird hier die Schwelle überschritten
Bildquelle: http://www.scheffel.og.bw.schule.de/faecher/science/biologie/nervenphysiologie/5apleitung/apleitung.htm
-70 mV -70 mV+40
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
-70
-50
mVolt
Schwellenpotenzial
+40
Zwei neue APs entstehen
Bildquelle: http://www.scheffel.og.bw.schule.de/faecher/science/biologie/nervenphysiologie/5apleitung/apleitung.htm
-70 mV -70 mV+40
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
-70
-50
mVolt
Schwellenpotenzial
+40
Bildquelle: http://www.scheffel.og.bw.schule.de/faecher/science/biologie/nervenphysiologie/5apleitung/apleitung.htm
+40 -70 mV-70 mV
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
-70
-50
mVolt
Schwellenpotenzial
+40
Refraktärzeit !!
Bildquelle: http://www.scheffel.og.bw.schule.de/faecher/science/biologie/nervenphysiologie/5apleitung/apleitung.htm
+40 -70 mV-70 mV
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Nervenzellen leiten aber immer nur in EINEEINE
Richtung !
Refraktärzeit
APLaufrichtung
Bildquelle: http://www.vobs.at/bio/a-phys/a-neuro-1.htm
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Die Bedeutung der Ranvier - SchnürringeDie Bedeutung der Ranvier - Schnürringe
Bildquellen: oben: http://faculty.washington.edu/chudler/cells.html
unten: http://www.vobs.at/bio/a-phys/a-neuro-1.htm
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Saltatorische Erregungsleitung
http://www.eduvinet.de/mallig/bio/neuro/nerven1a.htm
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
KontinuierlicheKontinuierliche und SaltatorischeSaltatorische Erregungsleitung im Vergleich
5 Meter pro Sekunde
50 Meter pro Sekunde
Bildquelle: http://www.vobs.at/bio/a-phys/a-neuro-1.htm
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Unterschiedliche Erregungsleitung bei verschieden starken Reizen:
http://www.eduvinet.de/mallig/bio/neuro/nerven1a.htm
Reizstärke:
Niedrige Frequenz
mittlere Frequenz
hohe Frequenz
niedrige Frequenz
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Ende
Erstellt von Braun M., Kunnert V.,
Pichler C.
Natrium – Kalium PumpeZurück zur Präsentation
http://bio.winona.msus.edu/berg/ANIMTNS/NaKpump2.htm
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