Erregungsleitung im Axon - Saltatorisch und kontinuierlich
Summary
TLDRIn diesem Video lernst du alles über die Erregungsleitung in Nervenzellen. Es wird erklärt, wie elektrische Signale in Nerven- und Muskelzellen weitergeleitet werden, und es wird zwischen kontinuierlicher und saltatorischer Erregungsleitung unterschieden. Während die kontinuierliche Leitung bei Wirbellosen wie dem Tintenfisch langsamer verläuft, ermöglicht die saltatorische Leitung durch die Isolierung der Axone bei Menschen eine schnellere Signalübertragung. Der Mechanismus der Natrium-Kalium-Pumpe und die Rolle der Synapsen bei der Übertragung der Erregung auf andere Neuronen werden ebenfalls beleuchtet.
Takeaways
- ⚡ Die Erregungsleitung beschreibt die Weiterleitung elektrischer Reize entlang von Nerven- oder Muskelzellen.
- 🧠 Die elektrische Signalweiterleitung im Gehirn erfolgt durch Aktionspotenziale, die an der Membran Spannungsänderungen hervorrufen.
- 🔄 Es gibt zwei Arten der Erregungsleitung: die kontinuierliche und die saltatorische Leitung.
- 🐙 Die kontinuierliche Erregungsleitung findet bei Tieren wie Tintenfischen statt und ist langsamer, da das Signal ohne Unterbrechung entlang des Axons weitergeleitet wird.
- 🚶♂️ Bei Menschen ist die Erregungsleitung durch die Myelinschicht beschleunigt, wodurch das Signal von einem Knotenpunkt zum nächsten springt (saltatorische Erregungsleitung).
- 💡 Die Myelinschicht isoliert die Axone, ähnlich wie eine Isolationsschicht bei Stromkabeln, und ermöglicht so eine schnellere Signalweiterleitung.
- 🔗 An den sogenannten Ranvier-Schnürringen, die nicht isoliert sind, entstehen neue Aktionspotenziale.
- 🌐 Die Natrium-Kalium-Pumpe stellt die negative Ladung im Zellinneren wieder her und ermöglicht die Entstehung neuer Aktionspotenziale.
- 🔋 Durch die saltatorische Erregungsleitung sparen Neuronen Energie und Zeit, da die Ionenpumpe nur an den Schnürringen aktiv ist.
- 📡 Die Übertragung des Signals auf das nächste Neuron erfolgt an den Synapsen, die spezielle Kontaktstellen zwischen den Neuronen darstellen.
Q & A
Was versteht man unter Erregungsleitung?
-Die Erregungsleitung beschreibt die Weiterleitung eines elektrischen Signals entlang einer Nervenzelle (Neuron). Diese elektrischen Signale entsprechen Spannungsänderungen an der Zellmembran, die als Aktionspotenziale bezeichnet werden.
Wo entsteht ein Aktionspotenzial in einer Nervenzelle und wie wird es weitergeleitet?
-Ein Aktionspotenzial entsteht zunächst am Axonhügel und wird dann entlang des Axons bis zum Ende der Nervenzelle weitergeleitet.
Welche zwei Arten der Erregungsleitung gibt es und wie unterscheiden sie sich?
-Es gibt die kontinuierliche und die saltatorische Erregungsleitung. Bei der kontinuierlichen Erregungsleitung wird das Signal fortlaufend entlang des Axons weitergeleitet, während bei der saltatorischen Erregungsleitung das Signal von einem Knotenpunkt zum nächsten springt.
Wie läuft die kontinuierliche Erregungsleitung ab?
-Bei der kontinuierlichen Erregungsleitung wird das Aktionspotenzial fortlaufend entlang des Axons weitergeleitet. Dies geschieht durch die Öffnung von spannungsgesteuerten Natrium-Ionenkanälen, was zu einer Depolarisation der Zelle führt.
Warum ist die kontinuierliche Erregungsleitung langsamer als die saltatorische?
-Die kontinuierliche Erregungsleitung ist langsamer, weil das Signal entlang des gesamten Axons weitergeleitet werden muss, während es bei der saltatorischen Erregungsleitung von einem isolierten Bereich zum nächsten springt.
Was ist die Myelinschicht und welche Rolle spielt sie in der saltatorischen Erregungsleitung?
-Die Myelinschicht ist eine isolierende Hülle um das Axon, die die Weiterleitungsgeschwindigkeit des Signals erhöht. Bei der saltatorischen Erregungsleitung springt das Signal von einem nicht isolierten Bereich (Ranvier-Schnürring) zum nächsten, was die Weiterleitung beschleunigt.
Wie wird die Weiterleitung des Signals in die entgegengesetzte Richtung verhindert?
-Nach der Öffnung der Natrium-Ionenkanäle schließen sie sich und können für kurze Zeit nicht wieder aktiviert werden. Diese sogenannte Refraktärzeit verhindert, dass das Signal rückwärts geleitet wird.
Welche Funktion hat die Natrium-Kalium-Pumpe in der Erregungsleitung?
-Die Natrium-Kalium-Pumpe transportiert Natriumionen wieder aus der Zelle heraus und hält so die negative Ladung im Zellinneren aufrecht. Dadurch wird die Entstehung eines neuen Aktionspotenzials ermöglicht.
Warum ist die saltatorische Erregungsleitung energieeffizienter als die kontinuierliche?
-Die saltatorische Erregungsleitung ist energieeffizienter, weil die Natrium-Kalium-Pumpe nur in den nicht isolierten Bereichen aktiv ist, wodurch Energie eingespart wird.
Wie wird das Signal nach der Erregungsleitung an das nächste Neuron übertragen?
-Das Signal wird an speziellen Kontaktstellen, den Synapsen, auf das nächste Neuron übertragen.
Outlines
⚡ Einführung in die Erregungsleitung
Die Erregungsleitung beschreibt die Weiterleitung elektrischer Reize entlang von Nerven- oder Muskelzellen. Diese Prozesse ermöglichen es dem Gehirn, Signale zur Bewegung an weit entfernte Körperteile, wie den kleinen Zeh, zu senden. Elektrische Signale, sogenannte Aktionspotenziale, entstehen am Axonhügel und werden entlang des Nervenzellvortsatzes bis zum Ende der Nervenzelle weitergeleitet. Es gibt zwei Haupttypen der Erregungsleitung: die kontinuierliche und die saltatorische Weiterleitung.
🔄 Kontinuierliche Erregungsleitung
Die kontinuierliche Erregungsleitung erfolgt durch fortlaufende Weiterleitung des Signals entlang des Axons ohne Unterbrechung. Ein Reiz löst am Axonhügel ein Aktionspotenzial aus, das durch die Öffnung von Natrium-Ionenkanälen entsteht. Diese Kanäle lassen Natrium-Ionen in die Zelle strömen, wodurch die Zelle depolarisiert. Nach der Öffnung schließen sich die Kanäle automatisch, und die Zelle kann nicht sofort wieder aktiviert werden, was eine Rückwärtsleitung verhindert. Dieser Prozess ist relativ langsam und kommt vor allem bei wirbellosen Tieren wie Tintenfischen vor.
🐙 Riesige Axone bei Wirbellosen
Wirbellose Tiere, wie der Tintenfisch, besitzen besonders große Axone, um die Leitungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Die Größe dieser Axone erhöht die Menge an Signalen, die durchfließen können, ähnlich wie ein dickerer Wasserschlauch mehr Wasser transportieren kann. Dies ist eine Anpassung, die es Tintenfischen ermöglicht, die Effizienz der kontinuierlichen Erregungsleitung zu steigern.
⚡ Saltatorische Erregungsleitung bei Menschen
Die saltatorische Erregungsleitung bei Menschen unterscheidet sich von der kontinuierlichen Erregungsleitung durch die spezielle Struktur der Axone. Sie sind von einer Myelinschicht isoliert, die jedoch durch sogenannte Ranvier-Schnürringe unterbrochen ist. An diesen Knotenpunkten entstehen neue Aktionspotenziale, die eine schnellere und energieeffizientere Weiterleitung ermöglichen. Diese 'sprunghafte' Weiterleitung spart Zeit und Energie, da die Natrium-Kalium-Pumpe nur in den nicht-isolierten Bereichen aktiv ist.
🔋 Effizienz der Erregungsleitung
Die saltatorische Erregungsleitung spart Energie, da die Natrium-Kalium-Pumpe nur in den Ranvier-Schnürringen aktiv ist, was die Bildung neuer Aktionspotenziale unterstützt. Diese Energieeffizienz ist entscheidend, um die negative Ladung in der Zelle aufrechtzuerhalten und die Erregungsleitung schnell und effektiv zu gestalten. Im Gegensatz dazu ist die kontinuierliche Erregungsleitung bei wirbellosen Tieren energieintensiver.
📊 Zusammenfassung der Erregungsleitung
Die Erregungsleitung ermöglicht die Weiterleitung elektrischer Reize entlang eines Axons. Bei Menschen erfolgt sie meist in Form der saltatorischen Leitung, die schneller und energieeffizienter ist. Bei nicht-isolierten Axonen von Wirbellosen ist die Leitung kontinuierlich und langsamer. Sobald das Signal das Ende des Neurons erreicht, wird es über Synapsen auf das nächste Neuron übertragen. Weitere Details zur Funktionsweise der Synapsen werden im nächsten Video erläutert.
Mindmap
Keywords
💡Erregungsleitung
💡Neuron
💡Aktionspotenzial
💡Kontinuierliche Erregungsleitung
💡Saltatorische Erregungsleitung
💡Myelinscheide
💡Ranvier-Schnürringe
💡Depolarisation
💡Natrium-Kalium-Pumpe
💡Synapse
Highlights
Erregungsleitung ist die Weiterleitung eines elektrischen Signals entlang einer Nervenzelle, auch Neuron genannt.
Elektrische Signale entsprechen Spannungsänderungen an der Membran, die als Aktionspotenziale bezeichnet werden.
Die kontinuierliche Erregungsleitung erfolgt fortlaufend ohne Unterbrechung entlang des Axons der Nervenzelle.
Ein Reiz löst die Entstehung eines Aktionspotenzials am Axonhügel aus, das zur Öffnung spannungsgesteuerter Natrium-Ionenkanäle führt.
Die Zelle depolarisiert, wenn positiv geladene Natrium-Ionen nach innen strömen, wodurch die Ladung im Zellinneren ansteigt.
Nach der Öffnung schließen sich die Natrium-Ionenkanäle automatisch und können eine Weile nicht erneut aktiviert werden (Refraktärzeit).
Die kontinuierliche Erregungsleitung ist langsam, da das Signal entlang des gesamten Axons weitergeleitet werden muss.
Wirbellose Tiere wie der Tintenfisch nutzen die kontinuierliche Erregungsleitung und besitzen große Axone für höhere Leitungsgeschwindigkeit.
Die saltatorische Erregungsleitung bei Menschen ermöglicht eine schnellere Weiterleitung durch die Myelinschicht, die das Axon isoliert.
Aktionspotenziale entstehen bei saltatorischer Erregungsleitung nur an den nicht isolierten Bereichen, den Ranvier-Schnürringen.
Die Erregung springt von einem Ranvier-Schnürring zum nächsten, wodurch das Neuron Zeit und Energie spart.
Die Natrium-Kalium-Pumpe hält die negative Ladung im Zellinneren aufrecht und ermöglicht die Entstehung eines neuen Aktionspotenzials.
Die Natrium-Kalium-Pumpe benötigt Energie, ist jedoch nur in den nicht isolierten Bereichen aktiv, was Energie spart.
Die saltatorische Erregungsleitung ist schneller als die kontinuierliche Erregungsleitung bei Wirbellosen.
Am Ende einer Nervenzelle muss das Signal auf die nächste Nervenzelle über Synapsen übertragen werden.
Transcripts
als erregungs leitung bezeichnest du die
weiterleitung elektrischer reize entlang
von nerven- oder muskelzellen welche
arten dabei unterscheiden kannst und wie
sie jeweils ablaufen erfährst du hier
nicht die besten lernvideos für schüler
und studenten dann kommen aus da die
flex de oder hol dir unsere kostenlose
app hast du dich schon mal gefragt wie
dein gehirn signale zur bewegung bis an
deinem kleinen zeh schicken kann obwohl
sie so weit entfernt voneinander liegen
dabei kommt die erregungs leitung ins
spiel darunter verstehst du die
weiterleitung eines elektrischen signals
entlang einer nervenzelle auch neuron
genannt
genauer gesagt entsprechen die
elektrischen signale spannungs
änderungen an der membran die duh
aktionspotenziale nennst
sie entstehen zunächst am axen hügel und
werden dann entlang des nervenzell
vorsatzes dmax on weitergeleitet bis zum
ende der nervenzelle je nachdem wie
genau die erregung weitergeleitet wird
kannst du zwischen zwei arten
unterscheiden zwischen der salsa
torischen und der kontinuierlichen
erregungs leitung
wir uns zunächst die unkompliziertere
form der erregung leitung an du nennst
sie kontinuierliche erregungs leitung
hier wird das signal nämlich fortlaufend
ohne unterbrechung am axen der
nervenzelle entlang weitergeleitet löst
ein reiz die entstehung eines
aktionspotenzial sah max von hügel aus
für das zur öffnung spannungs
gesteuerter natrium ionenkanäle in der
aktion membran
da die konzentration von natrium ionen
außerhalb der zelle deutlich höher ist
strömen die positiv geladenen ionen nach
innen die ladung im inneren steigt an
das heißt die zelle de polarisiert
so leitet die nervenzelle das
elektrische signal bis ans ende des dax
weiter nach ihrer öffnung schließen sich
die natrium ionenkanäle wieder von
selbst
dann können sie nicht direkt wieder
aktiviert werden die zeit die sie
brauchen um wieder aktiviert werden zu
können in story fragt er zeit
das prinzip ist wichtig da es eine
weiterleitung des signals in rückwärts
richtung verhindert eine kontinuierliche
erregungs leitung ist er langsam weil
das signal entlang des ganzen achse uns
weitergeleitet werden muss du findest
sie vor allem bei wirbellosen tieren wie
dem tintenfisch sie besitzen so genannte
riesen axone mit einem besonders großen
durchmesser
dadurch soll die leitungsgeschwindigkeit
erhöht werden
das kannst du dir vorstellen wie bei
einem wasserschlauch sie dicker desto
mehr wasser kann gleichzeitig durch
fließen
und wie läuft nun die erregungs leitung
bei uns menschen ab das prinzip ist sehr
ähnlich zur kontinuierlichen erregungs
leitung allerdings ermöglicht der
spezielle aufbau unserer axone eine
schnellere weiterleitung
du kannst dir vorstellen dass die axone
unserer neuronen genau so isoliert sind
wie ein stromkabel die isolationsschicht
um das achsen eines neurons nennst du
myelinschicht sie ist allerdings keine
durchgehende hülle sondern sie wird
immer wieder unterbrochen durch die
sogenannten raschen schnur ringe
darunter verstehst du die nicht
isolierten bereiche des achse uns
die isolation ermöglicht eine schnelle
erregungs weiterleitung
denn im gegensatz zum tintenfisch
erzeugen unsere nervenzellen nur an der
schnur ringen neue aktionspotenziale
dort strömen dann die natrium ionen in
die zelle und die polarisieren sie
du kannst dir vorstellen dass die
erregung sozusagen von einem zum
nächsten knotenpunkt springt dadurch
spart das neuron zeit und energie
die sogenannte natrium kalium pumpe ist
dafür zuständig die natrium ionen wieder
aus der zelle heraus zu pumpen
so hält sie die negative ladung im zelt
innenraum aufrecht und ermöglicht die
entstehung eines neuen aktionspotenzial
dafür benötigt sie jedoch energie
da sie aber nur in den isolierten
bereichen aktiv ist können die zellen so
energie einsparen
fassen wir noch einmal das wichtigste
zusammen die erregung leitung ermöglicht
die weiterleitung einer elektrischen
erregung entlang des aktions einer
nervenzelle bei uns menschen findet sie
meistens springen statt und du nennst
sie satirisch bei den nicht isolierten
aktionen der wirbellosen tiere ist die
weiterleitung dagegen kontinuierlich und
daher langsamer nachdem die erregung das
ende eines neurons erreicht hat muss sie
auf das nächste neuerung übertragen
werden
das funktioniert über spezielle
kontaktstellen die synapsen wenn du
wissen willst wie eine synapse aufgebaut
ist und wie sie funktioniert schau dir
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