Erregungsleitung im Axon - Saltatorisch und kontinuierlich

Studyflix

31 May 202104:30

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

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⚡ 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

Die Erregungsleitung beschreibt die Weiterleitung elektrischer Reize entlang von Nerven- oder Muskelzellen. Sie ist zentral für die Kommunikation innerhalb des Nervensystems, da sie es ermöglicht, Signale über weite Entfernungen, wie etwa vom Gehirn bis zum kleinen Zeh, zu übertragen. In dem Video wird zwischen zwei Formen der Erregungsleitung unterschieden: kontinuierliche und saltatorische Erregungsleitung.

💡Neuron

Ein Neuron ist eine Nervenzelle, die elektrische Signale im Körper weiterleitet. Diese Signale entstehen durch Spannungsänderungen an der Zellmembran. Im Video wird erklärt, dass das elektrische Signal entlang eines Neurons, genauer gesagt des Axons, weitergeleitet wird. Neuronen sind entscheidend für das Funktionieren des Nervensystems.

💡Aktionspotenzial

Das Aktionspotenzial ist eine Spannungsänderung an der Membran einer Nervenzelle, die durch einen Reiz ausgelöst wird. Es entsteht am Axonhügel eines Neurons und wird entlang des Axons weitergeleitet. Diese elektrischen Impulse ermöglichen die Weiterleitung von Signalen durch das Nervensystem. Im Video wird beschrieben, wie Natrium-Ionenkanäle hierbei eine zentrale Rolle spielen.

💡Kontinuierliche Erregungsleitung

Diese Form der Erregungsleitung beschreibt die fortlaufende, ununterbrochene Weiterleitung eines elektrischen Signals entlang des Axons einer Nervenzelle. Diese Art der Erregungsleitung kommt vor allem bei wirbellosen Tieren wie dem Tintenfisch vor, da deren Axone nicht isoliert sind. Diese Art der Leitung ist langsamer als die saltatorische Erregungsleitung.

💡Saltatorische Erregungsleitung

Die saltatorische Erregungsleitung ist eine schnellere Form der Signalweiterleitung, die bei isolierten Axonen vorkommt. Hier springt das Signal von einem sogenannten Ranvier-Schnürring zum nächsten, wodurch das Signal schneller und energieeffizienter weitergeleitet wird. Diese Form der Leitung ist typisch für Wirbeltiere, einschließlich des Menschen.

💡Myelinscheide

Die Myelinscheide ist eine isolierende Schicht, die das Axon einer Nervenzelle umgibt. Diese Isolierung ermöglicht eine schnellere Erregungsleitung, indem sie das Springen des elektrischen Signals von einem Ranvier-Schnürring zum nächsten ermöglicht. Im Video wird erklärt, dass die Myelinscheide die saltatorische Erregungsleitung unterstützt und somit Energie spart.

💡Ranvier-Schnürringe

Ranvier-Schnürringe sind die nicht isolierten Bereiche eines Axons zwischen den Myelinscheiden. An diesen Punkten werden neue Aktionspotenziale erzeugt, die das elektrische Signal entlang des Axons springen lassen. Im Video wird erklärt, dass diese Schnürringe für die saltatorische Erregungsleitung verantwortlich sind.

💡Depolarisation

Die Depolarisation ist eine Veränderung des elektrischen Potenzials der Zellmembran, bei der das Innere der Zelle positiver wird. Dies geschieht durch das Einströmen von positiv geladenen Natrium-Ionen. Im Video wird die Depolarisation als ein Schritt im Prozess der Erregungsleitung beschrieben, der das Aktionspotenzial erzeugt.

💡Natrium-Kalium-Pumpe

Die Natrium-Kalium-Pumpe ist ein Protein in der Zellmembran, das dafür verantwortlich ist, Natrium-Ionen aus der Zelle zu pumpen und Kalium-Ionen hereinzubringen. Dies stellt das Gleichgewicht der Ionen wieder her und ermöglicht die Entstehung eines neuen Aktionspotenzials. Im Video wird erklärt, dass diese Pumpe Energie benötigt, jedoch durch die saltatorische Erregungsleitung effizienter arbeitet.

💡Synapse

Die Synapse ist die Kontaktstelle zwischen zwei Nervenzellen, an der die elektrische Erregung von einem Neuron auf das nächste übertragen wird. Dies geschieht entweder durch elektrische oder chemische Signalübertragung. Das Video deutet an, dass die Synapsen eine wichtige Rolle spielen, nachdem die Erregung das Ende eines Neurons erreicht hat.

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.