|
Þ Membranpotentialbr />
Zwischen dem Zellinneren (Axon) und dem Außenmedium liegt eine elektrische Spannung. Sie kann mit
Hilfe zweier Elektroden gemessen werden. Dazu hält man die eine Elektrode in das Medium, die andere
sticht man in die Zelle ein. Auf dem Oszillographen kann man eine Spannung von ca. -30 mV beobachten.
Þ Ursachen für das Membranpotential
Das Membranpotential beruht auf der unterschiedlichen Verteilung von Ionen im Innen- und Außenmedium
sowie der unterschiedlich großen Permeabilität der Zellmembran für gewisse Ionen.
Die positiv geladenen Kaliumionen können sich ungehindert durch die Membran hindurch bewegen,
während die großen, negativ geladenen Moleküle in der Zelle festgehalten werden. Die ebenfalls positiv
geladenen Natriumionen werden durch einen aktiven Transportvorgang aus der Zelle entfernt.
Þ Das Aktionspotential
Ein AP ist eine kurzfristige Spannungsumkehr in der Zelle. Zunächst strömen Kaliumionen in die Zelle, so
dass die negative Ladung geringer wird. Daraufhin ändern sich die Membraneigentschaften so, dass Natrium
in die Zelle eindringen kann. Das geschieht so schnell, so dass sich im Zellinneren insgesamt eine Positive
Ladung aufbaut.
Wenn ein Aktionspotential entstanden ist an einer Zelle, wandert es durch Ionenaustausch an bestimmten
Stellen - den Ranvier’schen Schnürringen - am Axon entlang. Das Aktionspotential begrenzt sich in
seiner Höhe von selbst, denn wenn zu viele Natriumionen in die Zelle eindringen, werden erst die Kalium-
später auch die Natriumionen aus der Zelle befördert, so dass sich wieder eine negative Spannung aufbaut.
Damit ist das Neuron wieder korrekt polarisiert. Dieser Vorgang ist so schnell, dass an der Axonmembran
erst nach der refraktär Phase ein weiteres Aktionspotential entstehen kann.
Þ Elektrotonische Weiterleitung (nur bei Marklosen Fasern)
Reizt man mit einem unterschwelligen Stromimpuls ein Axon einer marklosen Faser, so kann man an den
benachbarten Ableitungen eine schlagartige Ausbreitung der Depolarisation über einige Millimeter nach
beiden Seiten beobachten, deren Grad rasch mit der Entfernung von der Reizstelle abnimmt. Diese Art von
Potentialausbreitung nennt man passiv oder elektrotonisch.
Þ Saltatorische Erregungsleitung (bei markhaltigen Fasern)
Durch die Schwannschen Zellen wird das Axon von der Na+ haltigen Gewebsflüssigkeit isoliert. Nur an den
ranvierschen Schnürringe besteht Kontakt zwischen dem Axon und der leitenden Flüssigkeit.
Þ Strömchentheorie der Erregungsleitung
Reizt man mit einem überschwelligen Stromimpuls, so entsteht ein Aktionspotential. Betrachtet man die
Ionenverteilung an der Membran, so wird deutlich dass die Membran an dieser Stelle umgepolt ist. Positive
und negative Ladungen grenzen an einander, ohne dass sich eine Membran dazwischen befindet.
Ausgleichsströmchen sind die Folge. Diese ernidrigen das Membranpotential der benachbarten Stellen, so
dass auch hier ein Aktionspotential erzeugt wird.
Þ Reizweiterleitung an der Synapse
Ein ankommendes AP erregt die Kalziumporen an der Membran des Endknöpfchens Þ
Die Poren öffnen sich und Ca2+ strömt ein.
Die synaptischen Bläschen, welche Acetylcholin (Ach) enthalten, verschmelzen mit der
präsynaptischen Membran (PSM) Þ ACh strömt in den synaptischen Spalt.
ACh Moleküle besetzten die Rezeptoren an der subsynaptischen Membran (SSM) für
ca. Eine Millisekunde
Na + Ionen können aus dem synaptischen Spalt ins Innere der (Muskel-) Zelle gelangen;
weitaus mehr als K+ Ionen raus.
Der Spannungsunterschied bewirkt eine Depolarisation
Diese Depolarisation breitet sich elektrotonisch auf der SSM aus und löst dort - wenn
überschwellig - ein AP aus.
Die ACh Moleküle verhalten sich im synaptischen Spalt wie Pingpong Bälle: Sie können
mehrere Rezeptoren besetzten und werden danach wieder abgestoßen. Trifft das
Molekül aber auf das Enzym Cholinesterase, so wird es in Acetat - Ionen und Cholin
gespalten. Dies verhindert eine Dauererregung. Die einzelnen Ionen diffundieren wieder
in den Endknopf und werden dann wieder zu ACh umgewandelt.
Þ Das Endplatten Potential
Die postsynaptische Membran (PSM) besitzt wie Neuronen ein Ruhepotential. Werden wie
bei der Reizweiterleitung an der Synapse ACh Moleküle in den synaptischen Spalt
ausgeschüttet, dann treffen sie auf die Ionenporen mit den ACh - Rezeptoren. Werden diese
besetzt, öffnen diese sich und Na+ - Ionen treten in die Zelle ein, viel mehr als K+ - Ionen in
den synaptischen Spalt hinein. Es entsteht eine Depolarisation, d.h. das Potential verringert
sich. Die Depolarisation breitet sich elektrotonisch auf der PSM aus...
Þ Zeitliche Summation
Kommen an einer Zentralen Synapse kurz hintereinander mehrere AP an, so überlagern sich
die durch diese AP ausgelösten postsynaptischen Depolarisationen zu einem
postsynaptishcen graduierten Potential , dessen Höhe von der Impulsfrequenz abhängt.
Das graduierte PSP breitet sich elektrotonisch auf der Somamembran bis zum Axonhügel aus
und löst dort als postsynaptisches Generatorpotential - wenn überschwellig - ein AP aus.
Þ Räumliche Summation
Kommen an einem zentralen Neuron gleichzeitig über verschiedene Axone mehrere AP an, so
überlagern sich die durch diese AP ausgelösten postsynaptischen Depolarisationen zu einem
postsynaptischen graduierten Potential, dessen Höhe von der Impulsfrequenz abhängt. Das
graduierte PSP breitet sich elektrotonisch auf der Somamembran bis zum Axonhügel aus und
löst dort als postsynaptisches Generatorpotential - wenn überschwellig - fortgeleitete AP aus.
Þ Erregende interneurale Transmitter
Die Synapsen zwischen zwei Neuronen (interneurale -) arbeiten grundsätzlich wie motorische
Endplatten. Neben ACh findet man hier aber auch andere Transmitterstoffe . Auch diese
Stoffe werden im synaptischen Spalt von Enzymen abgebaut (keine Dauererregung). Das AP
das an einer erregenden Synapse ankommt, erzeugt in der postsynaptischen Zelle eine
kurzzeitige Depolarisation. Es heißt erregendes postsynaptisches Potential, kurz EPSP. Bei
der Summation wirken erregende AP addierend.
Þ Hemmende interneurale Synapsen
An einer hemmenden Synapse erzeugt ein ankommendes AP hingegen eine
Hyperpolarisation der Folgezelle. Es heißt inhabitatorische postsynaptisches Potential, kurz
IPSP. Bei der Summation wirken hemmende AP subtrahierend.
|
