Aktionspotential und Ruhepotential der Nervenzelle

Ergebnis: Über die Dendriten.

1. Die Dendriten sind kurze, verzweigte Fortsätze am Zellkörper.
2. Sie nehmen Signale auf, das Axon leitet sie weg.

Ergebnis: Etwa −70 mV, das Innere ist negativ.

1. Gemessen wird innen gegenüber aussen.
2. In Ruhe ist das Innere negativ, darum das Minus.

Ergebnis: −70 mV Ruhepotential, −50 mV Schwellenwert, +30 mV Spitze.

1. Der negativste Wert ist die Ruhe.
2. Der Schwellenwert liegt etwas darüber.
3. Nur die Spitze ist positiv.

Ergebnis: Natrium-Ionen (Na⁺).

1. Am Schwellenwert öffnen spannungsgesteuerte Na⁺-Kanäle.
2. Na⁺ strömt ein, weil aussen viel mehr Na⁺ ist und das Innere negativ ist.

Ergebnis: Die Synapse.

1. Am Ende des Axons liegen die Endknöpfchen.
2. Zusammen mit der Membran der nächsten Zelle bilden sie die Synapse.

Ergebnis: Weil das negative Innere die positiven K⁺ zurückzieht. Bei etwa −70 mV halten sich dieser Zug und der Drang nach aussen ungefähr die Waage.

1. Der Konzentrationsunterschied treibt K⁺ nach aussen.
2. Jedes K⁺ nimmt eine positive Ladung mit, das Innere wird negativer.
3. Das negative Innere zieht K⁺ an. Bei etwa −70 mV gleichen sich beide Kräfte ungefähr aus.
4. Für K⁺ allein läge das Gleichgewicht bei etwa −90 mV. Ein kleiner Na⁺-Leckstrom in die Zelle hebt die Spannung auf etwa −70 mV.

Ergebnis: Die Na⁺-Kanäle schliessen, spannungsgesteuerte K⁺-Kanäle öffnen. K⁺ strömt hinaus, die Spannung sinkt.

1. Auf der Spitze schliessen die Na⁺-Kanäle.
2. Die K⁺-Kanäle öffnen sich.
3. K⁺ verlässt die Zelle, das Innere wird wieder negativ.

Ergebnis: Nein. −60 mV liegt unter dem Schwellenwert von etwa −50 mV.

1. Ein Aktionspotential startet erst am Schwellenwert, etwa −50 mV.
2. −60 mV ist negativer, die Schwelle ist nicht erreicht.
3. Die Spannung kehrt zum Ruhepotential zurück.

Ergebnis: 0.01 s = 10 ms.

1. Zeit ist Weg durch Geschwindigkeit: t=sv.
2. ​$t=\frac{0.5\text{m}}{50\text{m/s}}=0.01\text{s}$.
3. 0.01 s sind 10 ms.

Ergebnis: Sie befördert 3 Na⁺ hinaus und 2 K⁺ hinein und braucht dafür ATP. So hält sie die Ionen-Unterschiede aufrecht.

1. Sie arbeitet gegen das Gefälle, darum braucht sie Energie aus ATP.
2. Pro Durchgang: 3 Na⁺ nach aussen, 2 K⁺ nach innen.
3. So bleibt innen viel K⁺ und aussen viel Na⁺.

Ergebnis: Die Stelle dahinter ist noch in der Refraktärzeit. Dort sind die Na⁺-Kanäle blockiert, also entsteht nur vorne ein neues Aktionspotential.

1. Ein Aktionspotential depolarisiert die Membran links und rechts davon.
2. Die Stelle, von der es kommt, hatte eben selbst ein Aktionspotential.
3. Ihre Na⁺-Kanäle sind noch blockiert, sie ist refraktär. Darum geht es nur vorwärts.

Ergebnis: Die Reizstärke ist in der Frequenz codiert, also in der Zahl der Aktionspotentiale pro Sekunde, nicht in ihrer Höhe.

1. Nach dem Alles-oder-nichts-Prinzip ist jedes Aktionspotential gleich hoch.
2. Die Höhe kann also keine Information tragen.
3. Was sich ändert, ist die Zahl pro Sekunde: mehr Druck, mehr Aktionspotentiale.

Ergebnis: Ohne Myelinscheide kann das Signal nicht mehr springen. Die Weiterleitung wird langsamer oder fällt an der Stelle ganz aus.

1. Mit Myelinscheide springt das Signal von Schnürring zu Schnürring.
2. Fehlt die Hülle, muss es Stück für Stück laufen, das ist viel langsamer.
3. Oft erreicht die nächste Stelle die Schwelle nicht mehr, das Signal bricht ab.

Ergebnis: Höchstens etwa 1000 pro Sekunde, in Wirklichkeit meist weniger.

1. Während 1 ms ist kein neues Aktionspotential möglich.
2. 1 s hat 1000 ms.
3. Also höchstens rund 1000 Aktionspotentiale pro Sekunde. Wegen der relativen Refraktärzeit sind es meist weniger.

Ergebnis: Acetylcholin bleibt im Spalt und erregt den Muskel immer weiter: Dauererregung, der Muskel verkrampft.

1. Normalerweise baut ein Enzym das Acetylcholin sofort ab, das Signal endet.
2. Ist das Enzym gehemmt, bleibt der Botenstoff an den Rezeptoren.
3. Die Ionenkanäle des Muskels bleiben offen, er wird dauernd erregt und verkrampft.