Aktionspotential

Biologie - simpleclub

18 Jan 201509:11

Summary

TLDRDieses Video erklärt das Ruhepotenzial und seine Rolle als Voraussetzung für das Aktionspotential in Nervenzellen. Es zeigt, wie elektrische Signale im Axonhügel entstehen und wie sie durch die Schwellenwerte von -70 Millivolt und -40 Millivolt die Polarisation in ein Aktionspotential umwandeln. Detailliert wird beschrieben, wie Spannungsgesteuerte Kalium- und Natriumkanäle die Membranpotentialänderungen steuern und wie das Aktionspotential entsteht und sich wiederherstellt, um Signale an andere Neuronen zu übertragen.

Takeaways

🧠 Das Ruhepotenzial ist ein elektrisches Potential, das in einer Nervenzelle vorliegt und als Voraussetzung für das Aktionspotential gilt.
🌉 Der Übergang vom Zellkörper zur Axone ist der Bereich, in dem das Aktionspotential entsteht.
🔄 Die Dendriten sind Fortsetzungen der Nervenzelle, an denen Axone anderer Neuronen enden und elektrische Signale sammeln.
⚡ Das Aktionspotential entsteht, wenn das Membranpotential eine bestimmte Schwelle überschreitet, was zu einer schnellen Veränderung des Potentials führt.
💧 Die Polarisation ist der Vorgang, bei dem das Membranpotential von einem hoch negativen Wert zu einem weniger negativen Wert geht.
🚪 Die Spannungsgesteuerten Kalium- und Natriumkanäle sind für die Entstehung des Aktionspotentials verantwortlich.
🔋 Die Aktivierungsschwelle muss überschritten werden, damit ein Aktionspotential entsteht und das Signal weitergeleitet werden kann.
🔄 Die Inaktivierung der Natriumkanäle und die Aktivierung der Kaliumkanäle führen zum Rückkehr des Membranpotentials zum Ruhepotenzial.
🕒 Die Refraktärzeit ist die Zeitspanne, in der die Nervenzelle nach der Erzeugung eines Aktionspotentials kurzfristig keine weiteren Aktionspotentiale erzeugen kann.
📶 Das Aktionspotential wird als elektrisches Signal entlang der Axone weitergeleitet und kann an Synapsen zur Kommunikation mit anderen Neuronen führen.

Q & A

Was ist das Ruhepotenzial und wie entsteht es?
-Das Ruhepotenzial ist ein elektrisches Potential von etwa minus 70 Millivolt, das in einer Nervenzell entsteht. Es entsteht durch die unterschiedliche Konzentration von K+-Ionen außerhalb und innerhalb der Zelle, wobei mehr K+-Ionen außerhalb als innerhalb vorhanden sind.
Wie wird das Aktionspotential ausgelöst?
-Das Aktionspotential wird ausgelöst, wenn das Membranpotential von -70 Millivolt auf -30 Millivolt absinkt. Dies löst die schnelle Öffnung von Spannungsgesteuerten Natriumkanälen aus, die Natriumionen in die Zelle lassen und das Membranpotential positiv macht.
Was passiert, wenn das Aktionspotential ein Membranpotential von etwa -40 Millivolt erreicht?
-Wenn das Membranpotential ein Niveau von etwa -40 Millivolt erreicht, öffnen sich die Spannungsgesteuerten Natriumkanäle, und Natriumionen fließen in die Zelle, was zu einer Depolarisation führt.
Wie lange dauert die Aktivierung der Natriumkanäle nach dem Erreichen des Schwellenwertes?
-Die Aktivierung der Natriumkanäle dauert nur ein bis drei Millisekunden, bevor sie inaktiviert werden.
Was sind die Funktionen der Kaliumkanäle im Kontext des Aktionspotentials?
-Die Kaliumkanäle sind für die Repolarisation verantwortlich. Sie öffnen sich, nachdem die Natriumkanäle inaktiviert sind, und lassen Kaliumionen aus der Zelle austreten, was das Membranpotential wieder negativ macht.
Was ist die Refraktärzeit und wie lange dauert sie?
-Die Refraktärzeit ist die Zeitspanne, in der die Nervenzell nach der Erzeugung eines Aktionspotentials keine weiteren Aktionspotentiale erzeugen kann. Sie dauert, bis das Membranpotential wieder das Ruhepotenzial von -70 Millivolt erreicht hat.
Wie wird die Hyperpolarisation im Zusammenhang mit dem Aktionspotential erklärt?
-Die Hyperpolarisation tritt auf, wenn das Membranpotential während der Repolarisation temporär noch negativere Werte als das Ruhepotenzial annimmt, bevor es sich wieder dem Ruhepotenzial annähert.
Was ist die All-oder-Nichts-Regel im Kontext des Nervenimpulses?
-Die All-oder-Nichts-Regel besagt, dass ein Nervenimpuls immer die gleiche Form hat, unabhängig von der Stärke des Reizes, der ihn auslöst. Jede Stärke des Reizes, die den Schwellenwert überschreitet, löst ein Aktionspotential aus, das immer gleich aussieht.
Wie wird der Stärke eines Reizes im Nervensystem gemessen?
-Die Stärke eines Reizes wird im Nervensystem durch die Anzahl der aufeinanderfolgenden Aktionspotentiale gemessen. Je mehr Aktionspotentiale in Folge ausgelöst werden, desto stärker war der Reiz.
Wie wird das Aktionspotential an die nächste Nervenzell weitergeleitet?
-Das Aktionspotential wird am Axon entlang der Membran weitergeleitet, bis es eine Synapse erreicht, an der es in ein chemisches Signal umgewandelt wird, das dann die nächste Nervenzell aktiviert.

Outlines

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🧠 Funktionsweise des Aktionspotentials

In diesem Absatz wird erklärt, was ein Ruhepotenzial ist und wie es zu einem Aktionspotential führt. Der Axonhügel, der Teil der Nervenzell, an dem sich das Aktionspotential bildet, wird beschrieben. Die Rolle der Dendriten und die Schwelle zur Entstehung eines Aktionspotentials werden dargelegt. Die Veränderung des Membranpotentials von einem hohen negativen Wert (Ruhepotenzial) zu einem weniger negativen Wert (Polarisation) wird erläutert. Die Funktion von Spannungssteuerungskanälen für Kalium (K+) und Natrium (Na+) wird detailliert erklärt, wie sie bei einer Polarisation geöffnet werden und das Aktionspotential auslösen, wenn die Schwelle von etwa -40 Millivolt erreicht ist. Der Prozess der Inaktivierung der Natriumkanäle und die Aktivierung der Kaliumkanäle, die das Membranpotential wieder negativ stellen, wird ebenfalls beschrieben.

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🔋 Die verschiedenen Phasen des Aktionspotentials

Dieser Absatz erläutert die verschiedenen Phasen des Aktionspotentials: Depolarisation, Repolarisation und die Erholungsphase. Es wird erklärt, dass die schnelle Öffnung der Spannungsgesteuerten Natriumkanäle und die anschließende Inaktivierung diese Kanäle auslösen, sobald das Membranpotential den Schwellenwert überschreitet. Danach folgt die langsamere Öffnung der Kaliumkanäle, die das Membranpotential wieder negativ stellt. Die verzögerte Reaktion der Kaliumkanäle führt zu einer Hypopolarisation, bei der das Membranpotential kurzfristig noch negativere Werte annimmt, bevor es wieder das Ruhepotenzial erreicht. Der Absatz schließt mit einer Erklärung der All-oder-Nichts-Regel des Aktionspotentials, wonach nur Reize, die den Schwellenwert überschreiten, ein Aktionspotential auslösen können, und dass die Stärke eines Reizes durch die Anzahl der aufeinanderfolgenden Aktionspotentiale dargestellt wird.

Mindmap

Keywords

💡Ruhepotenzial

Das Ruhepotenzial ist der elektrische Zustand einer Nervenzelle, wenn sie nicht aktiv ist. Es wird durch eine Differenz des Ladungspotentials über der Zellmembran entstehen, wobei das Innen der Zelle negativ geladen ist. Im Skript wird erklärt, dass das Ruhepotenzial eine Voraussetzung für das Entstehen des Aktionspotentials ist, welches die Grundlage für die Signalübertragung zwischen den Neuronen bildet.

💡Aktionspotenzial

Das Aktionspotential ist ein schnelles, reversibles und lokalisiertes elektrisches Signal, das eine Nervenzelle absetzt, um eine Information zu übertragen. Im Video wird beschrieben, wie das Aktionspotential entsteht, wenn das Membranpotential eine bestimmte Schwelle überschreitet, was zu einer schnellen Veränderung des Membranpotentials führt.

💡Dendriten

Dendriten sind die Verlängerungen einer Nervenzelle, an denen Axone anderer Neuronen enden. Sie dienen als Empfänger für elektrische Signale, die von anderen Neuronen kommen. Im Kontext des Skripts sind Dendriten wichtig, weil sie die Signale sammeln, die zur Auslösung eines Aktionspotentials führen können.

💡Axenhügel

Der Axenhügel ist der Bereich, an dem der Übergang vom Zellkörper zur Axone einer Nervenzelle stattfindet. Er ist der Ort, an dem das Aktionspotential beginnt und ist für die Signalübertragung entscheidend. Im Skript wird er als der Punkt bezeichnet, an dem elektrische Signale aus den Dendriten zusammenkommen und ein Aktionspotential auslösen können.

💡Membranpotential

Das Membranpotential ist die elektrische Spannungsdifferenz zwischen der Innen- und Außenseite einer Zellmembran. Es ist ein zentraler Begriff im Skript, da es die Basis für die Funktionsweise des Aktionspotentials bildet. Eine Veränderung des Membranpotentials kann zu einer Polarisation führen, die wiederum ein Aktionspotential auslösen kann.

💡Polarisation

Die Polarisation ist der Prozess, bei dem das Membranpotential einer Nervenzelle sich verändert. Im Video wird erläutert, dass eine Veränderung des Membranpotentials von einem negativen Wert zu einem weniger negativen Wert (oder sogar positiven) führen kann, was ein Aktionspotential auslösen kann.

💡Spannungsgesteuerte Kationenkanäle

Spannungsgesteuerte Kationenkanäle sind Proteinkanäle in der Zellmembran, die in Reaktion auf Veränderungen des Membranpotentials öffnen oder schließen. Sie spielen eine entscheidende Rolle im Entstehen des Aktionspotentials, wie im Skript beschrieben, wo die Aktivierung dieser Kanäle zu einem Einstrom von Natrium- und Kaliumionen führt.

💡Refraktärzeit

Die Refraktärzeit ist die Periode nach dem Auslösen eines Aktionspotentials, in der eine Nervenzelle kurzfristig nicht in der Lage ist, ein weiteres Aktionspotential zu erzeugen. Im Video wird dies als ein Mechanismus beschrieben, der verhindert, dass nach dem Auslösen eines Aktionspotentials sofort ein weiteres Signal gesendet werden kann.

💡Reprärisation

Die Reprärisation ist der Prozess, bei dem das Membranpotential nach dem Auslösen eines Aktionspotentials wieder zum Ruhepotenzial zurückkehrt. Im Skript wird dies als ein wichtiger Schritt beschrieben, der notwendig ist, bevor die Nervenzelle ein weiteres Aktionspotential auslösen kann.

💡Alle-oder-nichts-Regel

Die 'Alle-oder-nichts-Regel' bezieht sich auf die Art und Weise, wie Nervensysteme Signale übertragen. Im Video wird erklärt, dass ein Aktionspotential entweder vollständig ausgelöst wird oder nicht, unabhängig von der Stärke des stimulierenden Reizes. Dies bedeutet, dass alle Aktionspotentiale die gleiche Form haben, und die Stärke des Reizes wird durch die Häufigkeit der Aktionspotentiale und nicht durch ihre Intensität dargestellt.

Highlights

Erklärung des Ruhepotenzials und seiner Bedeutung für das Aktionspotenzial.

Beschreibung des Axenhügels und seiner Rolle im Aufbau des Aktionspotenzials.

Funktion der Dendriten und Synapsen in der Signalübertragung.

Die Schwelle zur Entstehung eines Aktionspotenzials und die Rolle des Axenhügels.

Die Konzentration von K+ und Na+ Ionen außerhalb und innerhalb der Nervenzelle.

Die Polarisation des Membranpotentials und der Prozess der Aktionspotenzialbildung.

Die Rolle der Spannungsgesteuerten Kalium- und Natriumkanäle in der Signalübertragung.

Die Aktivierungsschwelle und die schnelle Reaktion der Nervenzelle auf elektrische Reize.

Die Inaktivierung der Natriumkanäle und das Erscheinen der Refraktärzeit.

Die verzögerte Reaktion der Kaliumkanäle und die Rückkehr zum Ruhepotenzial.

Die Hyperpolarisation und die langsame Schließung der Kaliumkanäle.

Die All-oder-Nichts-Regel des Aktionspotenzials und die Darstellung der Reizstärke.

Die graphische Darstellung eines Aktionspotenzials und die Bedeutung der verschiedenen Phasen.

Die Übertragung des Aktionspotenzials entlang des Axons und die Vorbereitung auf die nächste Nervenzelle.

Die Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Etappen des Aktionspotentials.

Die praktische Anwendung des Wissens über Aktionspotenziale in der Medizin und Biologie.

Die Einladung zum nächsten Video zur Erklärung der Reizweiterleitung und der Funktionsweise von Synapsen.