Das Aktionspotential

Inhalt Ionen Fluss zum Aufbau eines Aktionspotentials Reiz- und Depolarisationsphase: Öffnung der Na+ Kanäle Repolarisation: Schließen der Na+ -, Öffnen der K+ Kanäle Vollständige Inaktivierung der Na+ Kanäle, das „Nachpotential“ Selektive Öffnung der Na+ Kanäle: zurück zum Ruhepotential

Ladungstransport durch Ionenkanäle in der Zellmembran Die Topographie der Ionenkanäle „ersetzt“ die Hydrathülle Quelle für das Bild: http://nobelprize.org/, http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2003/adv.html

Das Aktionspotenzial „Ruhepotenzial“: Na / K Pumpe hält Na+ Überschuss außerhalb, K+ innerhalb der Zelle, Fluss durch die K+ und – in geringerem Maße – Na+ Kanäle hält das Ruhepotential „Depolarisation“: Ein Reiz öffnet die Na+ Kanäle, Na+ strömt in die Zelle Anstiegsphase: Na+ Kanäle bleiben geöffnet, pos. Spannung durch Na+ in der Zelle, Rückkopplung öffnet die Na+ Kanäle noch weiter: Schneller Anstieg „Repolarisation“: K+ Kanäle öffnen, K+ strömt aus der Zelle, Spannung wird negativ „Nachpotenzial“: Es fehlt der Na+ Zustrom, Spannung wird negativer als das Ruhepotenzial Na+ fließt wieder teilweise, das Ruhepotenzial stellt sich ein

Elektrische Feldstärke Ruhepotenzial Ruhepotenzial Max. Aktionspotenzial mV 40 -60 -90 Na+ 15 mmol/l Na+ 150 mmol/l Anionen 155 mmol/l Cl- 155 mmol/l K+ 140 mmol/l K+ 5 mmol/l Elektrische Feldstärke I A Spezielle K+ Kanäle sind geöffnet, sie allein würden das Potential auf -90 mV einstellen. Na+ diffundiert in geringem Maß von A nach I und hebt das Ruhepotential auf -60 mV.

Reiz und Depolarisationsphase, Anstieg zum Aktionspotential Ruhepotenzial Max. Aktionspotenzial mV 40 -60 -90 Na+ 15 mmol/l Na+ 150 mmol/l Anionen 155 mmol/l Cl- 155 mmol/l K+ 140 mmol/l K+ 5 mmol/l I A Ein Reiz öffnet einige Na+ Kanäle, die Depolarisation beginnt. Liegt er über dem Schwellenpotential (etwa -55mV) , dann öffnen weitere Na+ Kanäle: Depolarisationsphase, Spannungsanstieg zum Aktionspotential +40 mV

Repolarisationsphase (1) bis zum Maximum der K+ Leitfähigkeit Ruhepotenzial Max. Aktionspotenzial mV 40 -60 -90 Na+ 15 mmol/l Na+ 150 mmol/l Anionen 155 mmol/l Cl- 155 mmol/l K+ 140 mmol/l K+ 5 mmol/l I A Repolarisation: Na+ Kanäle schließen, K+ öffnen, Potential wird negativ

Repolarisationsphase (2) Inaktivierung der Na+ Kanäle Ruhepotenzial Max. Aktionspotenzial mV 40 -60 -90 Na+ 15 mmol/l Na+ 150 mmol/l Anionen 155 mmol/l Cl- 155 mmol/l K+ 140 mmol/l K+ 5 mmol/l I A Na+ Kanäle schließen und werden inaktiviert K+ Kanäle schließen bis auf die des Ruhepotentials: Weil der Na+ Zustrom fehlt, wird das Potential negativer als das Ruhepotential

Elektrische Feldstärke Ruhepotenzial Ruhepotenzial Max. Aktionspotenzial mV 40 -60 -90 Na+ 15 mmol/l Na+ 150 mmol/l Anionen 155 mmol/l Cl- 155 mmol/l K+ 140 mmol/l K+ 5 mmol/l Elektrische Feldstärke I A Nach Reaktivierung der Na+ Kanäle diffundiert Na+ in geringem Maße von A nach I und hebt das Ruhepotential auf -60 mV.

Zusammenfassung Der Ladungstransport erfolgt über Ionen und nicht, wie in den meisten Anwendungen der Technik, über Elektronen Selektive Öffnung der Ionenkanäle ändert die Spannung zwischen der inneren und äußeren Oberfläche der Membran Am Beginn steht das Ruhepotential: Spannung -60 mV Reiz- und Depolarisationsphase: Öffnung der Na+ Kanäle, Spannung steigt schnell auf +40 mV Repolarisation: Schließen der Na+ -, Öffnen der K+ Kanäle, Spannung wird negativ Vollständige Inaktivierung der Na+ Kanäle führt zum „Nachpotential“, Spannung -90 mV Mit selektiver Öffnung der Na+ Kanäle wird wieder das Ruhepotential, Spannung -60 mV, erreicht

finis