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Die Erregungsleitung und Erregungsübertragung - Referat
Die Erregungsleitung und Erregungsübertragung - einfach erklärt!
Gliederung
1.1 Die Entstehung des Ruhepotentials
1.2 Die Natrium-Kalium Pumpe
1.3 Die Entstehung des Aktionspotentials
1.4 Die Weiterleitung des Aktionspotentials
1.5 Die Erregungsleitung mit und ohne Schwannsche Scheide
1.6 Die Erregungsübertragung
1.1 Die Entstehung des Ruhepotenzials
Die Axonmembran ist eine Doppellipidschicht und trennt den Innenraum und das Außenmedium voneinander.
Im Außenmedium befinden sich positiv geladene Natriumionen und negativ geladene Chloridionen. Im Innenraum befinden sich positiv geladene Kaliumionen und negativ geladene organische Anionen. Die Axonmembran enthält Ionenkanäle und Natrium-Kaliumpumpen und ist außerdem nicht passierbar für Natriumionen und organische Anionen. Die Brownsche Molekularbewegung besagt, dass die Moleküle sich so weit wie möglich im Raum verteilen wollen (chemisches Potential). Demnach bewegen sich die Kaliumionen durch die Ionenkanäle vom Innenraum in das Außenmedium. Dadurch erfolgt eine Verschiebung der positiven Ladung nach außen. Die Chloridionen bewegen sich durch die Ionenkanäle vom Außenmedium in den Innenraum. Dadurch entsteht eine Verschiebung der negativen Ladung nach innen (elektrisches Potential). Bei einem elektrochemischen Gleichgewicht sind beide Potentiale gleich groß und es entsteht ein Ruhepotential.
1.2 Die Natrium-Kalium Pumpe
Sogenannte Leckströme beeinflussen den Idealmechanismus. Die Natriumionen strömen durch die Axonmembran um den Ladungsunterschied auszugleichen. Dadurch würde das Ruhepotenzial zugrunde gehen und die Zelle absterben. Deshalb gibt es Natrium-Kaliumpumpen. Mithilfe von ATP transportiert diese Pumpe drei Natriumionen in das Außenmedium und zwei Kaliumionen in den Innenraum. So bleibt der Ladungsunterschied erhalten.
1.3 Die Entstehung des Aktionspotentials
Eine Spannung führt zu einer Erniedrigung (Depolarisierung) des Membranpotentials. In diesem Moment herrscht kein Ruhepotential.
Sobald die Spannung nachlässt, stellt sich das Ruhepotential wieder ein. Je höher die Spannung desto niedriger sinkt das Membranpotential. Bei einer Unterschreitung des Schwellenwertes kommt es zu einer negativen Ladung im Außenmedium und zu einer positiven Ladung im Innenraum. Wenn also eine positive Ladung auf eine negative Ladung trifft, entsteht ein Aktionspotential.
1.4 Die Weiterleitung des Aktionspotentials
Die Folge eines Aktionspotentials sind sogenannte Ausgleichsströmchen. Diese Ausgleichsströmchen erniedrigen das Membranpotential benachbarter Stellen, wodurch erneut ein Aktionspotential ausgelöst wird. Diese Aktionspotentiale erniedrigen erneut das Membranpotential der benachbarten Stellen. Die Stelle, an der bereits ein Membranpotential entstanden ist, kann nicht erniedrigt werden. Das Aktionspotential wandert also vom Ort seiner Entstehung in beide Richtungen.
1.5 Die Erregungsübertragung ohne und mit Schwannsche Scheide
Man unterscheidet zwischen einer kontinuierlichen Erregungsleitung und einer saltatorischen Erregungsleitung.
Die kontinuierliche Erregungsleitung entspricht der bereits geschilderten Weiterleitung des Aktionspotentials. Bei der Saltatorischen Erregungsleitung erhöht die Schwannsche Scheide die Leistungsgeschwindigkeit. Der Ionenaustausch und die Entstehung des Aktionspotentials erfolgt ausschließlich an den Schnürringen. Die Ausgleichsströmchen wandern von Schnürring zu Schnürring.
1.6 Die Erregungsübertragung
Bei der Erregungsübertragung wird die elektrische Spannung in chemische Spannung umgesetzt. Die Übertragung erfolgt über den synaptischen Spalt. Das Aktionspotential erreicht den Endknopf der Nervenfaser, wodurch der Transmitter Acetylcholin in den synaptischen Bläschen freigesetzt wird. Der Transmitter diffundiert über den synaptischen Spalt und erniedrigt das Ruhepotential der Zielmembran. Das Enzym Cholinesterase spaltet Acetylcholin in Essigsäure und Cholin, die eine Dauerreizung verhindern. Diese Stoffe diffundieren zurück über den synaptischen Spalt und werden wieder in dem ursprünglichen Endknopf aufgenommen. Dort wird aus den Stoffen Acetylcholin gebildet und in den synaptischen Bläschen gespeichert.
Hinweis: Neben den erregenden Synapsen gibt es auch hemmende Synapsen. Statt das Membranpotential der Zielmembran zu erniedrigen, erhöhen sie es. Die Auslösung eines Aktionspotentials wird dadurch erschwert.
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