Aktionspoteintial einer Zelle
· 2 Kompartimente: intrazellulär- Antwort auf Reize; extrazellulär-Reize
· Nervenzellen sind erregbar
· Versuchsaufbau: Froschei Messelektrode: intrazellulär ruhig, Referenzelektrode= extrazellulär kein Reiz (in Flüssigkeit)
· Intrazelluläres Milieu im Bezug auf Zelläußeren: negativ- Ladung /Potenzialdifferenz in Ruhe?
àWieso?
· Zellinneres + Zelläußeres besitzen unterschiedlich Inhalte = Ladungen à unterschiedliche Ladungen à Unterschiede ionische Zusammensetzung
Ionenunterschied intra+ extrazellulär
Zellinneres besitzt negatives Potential ; Grund: Ionische Zusammensetzung, Zusammensetzung Proteine
Wieso fließen Ionen nicht durch Membran (nach Konzentrationgradient)àsodass GG entsteht
· Zellmembran àLipiddoppelschicht (Teilpolar); Ionen = polar àkeine Passage durch unterschiedliche Polaritätàdafür Ionenkanäle
Ionenkanäle
1. Transmembranproteine
2. Spezifisch auf Ionen/Atome/Moleküle ànur auf bestimmte Teile passend
3. Kanäle: entweder offen (K+ mehr innen für elektrische Ausgleich mit draußen, erhöhte K+-Konzentration; Ziel: elektr. Ausgleich der Ladung mit Na+) oder geschlossen (in Ruhe Na+/Cl-/HCO3-),
è Erhöhte K+-Konzentration: Ziel: elektrischer Ausgleich der Ladung mit Na+
è Unterschiedliche K+-Kanäle: in Geschwindigkeit des Öffnens/Schließens
Aktionspotential Reiz
1. Reiz der Zelle mit schwacher Intensität
2. Reiz der Zelle mit erhöhter Intensität
1. Depolarisation
· Erhöht in positiven Bereich (+20mV- +30mv)
· Rasche Öffnung der Na+ -Kanäle + Schließen der Na+ Kanäle àNa+ Strom nach Konzentrationsgradient
àZellinneres wird im Gegensatz zu Zelläußerem positiv (+20mV)
· Na+-Känäle schließen innerhalb von 1ms àNa+ Einstrom bei 20 mV geschlossen (daher egal wie hoch der Reiz ist)
2. Repolarisation
· Erniedrigt bis -70mV
· K+-Kanäle öffnen sich à K+ strömt aus um das Zelläußere wieder + zu etablieren
· Zellinneres wieder negativ
3. Hyperpolarisation
· Weiteres Absinken bis ca. -90mV
· Weiterer K+ Ausstrom aufgrund der K+ Kanäle die sich langsamer öffnen
4. Restaurierung des Ruhepotentials
· Na+ muss wieder raus, K+ wieder rein àAbspaltung von ATP notwendig durch Enzym Na+-K+-ATPase (3 Na+ raus gegen 2 K+ rein)
TP (adenosin-triphosphat)
· Abspaltung der 3. Phosphatgruppe =fast wichtigster Energiespeicher (Transport von Molekülen gegen Konzentrationsgradient möglich)
· Na+-K+-ATPase: Enzym das entsprechend intra/ extrazelluläre Konzentration von K+ und Na+ das ATP abspaltet
· Ziel: Freisetzung einer Hochenergiephosphatgruppe
· Saltatorische Weiterleitung des Reizes
Zellen des Nervensystems
·
· Nervenzellen=erregbar
· Gliazellen= nicht erregbat
Teile einer Nervenzelle/Neuronen
Teile einer Nervenzellen
1. Axon: mit Myelin umhüllt àMyelin/Markhülle
1. Synapse
· Ermöglichen Weiterleitung des Reizes (=AP)
· 10^14 Synapsen im menschlichen Körper
· Verbindungs/Kontaktstelle zwischen
· 2 Neuronen
· Synapsen àAxon-Axon (Axoaxonisch)
àAxon-Dendriten (Axodendritisch
àAxon-Soma (Axosomatisch)
Myelin
Isoliersubstanz
· Kein AP (Aktionspotenzials)-Verlauf
· AP: saltatorisch von Romier-Schnurring zum Nächsten
· Umhüllung der Axone mit Myelin beschleunigt die Signalübertragung
· Romier-Schnurring: Axon in direktem Kontakt mit Umgebung
Beschleunigung der Ap-Übertragung durch àDicke des Axons (+), Dicke der Myelinscheide (+)
chemische Synapse
Reiz
löst Synthese eines Neurotransmitters aus
Moleküle von Neurotransmittern
· Werden erst unter Stimulation des AP synthetisiert, kein Vorrat
· Die neusynthetisierten Moleküle vom Neurotransmitter diffundieren außerhalb der Präsynapse (Exozytose) in den synaptischen Spalt
· Hier: Kontakt mit Rezeptoren der Postsynapse
Präsynapse
· sendet Signal
Postsynapse
· Rezeptoren binden Moleküle des Neurotransmitters
Rezeptoren
· Proteine àErkennen Signal
chemische Synapse in Ruhe und Bindung
Bindung:· Änderung der Konfirmation des Rezeptors
àlöst postsynaptische AP aus+ weiteren Effekt
· Durch chemisches MolekülàNeurotransmitter
· Nach Auslösung postsynaptischen AP
Moleküle des Neurotransmitters können abgebaut werden
elektrische Synapse
· Direkter Ionentransport von Prä- zu Postsynapse
· Präsynapse: AP stimuliert Ionentransport m.H. der Connexine àAnkunft der Ionen löst neues AP aus
· Durch Tunnel von Proteinen „Connexine“ àgap junction
· Bezeichnung einer Proteingruppe die Prä-zu Postsynaptischen aufbauen
Gliazellen
· Nicht erregbar, nicht regenerierbar/proliferierbar
I. Im ZNS
· Makroglia (Astrozyten -Stützfunktion; Oligodendrozyten)
· Mikroglia
· Ependymzellen
II. Der PNS
· Schwannzellen, Mantelzellen
Gliazellen ZNS
Oligodendrozyten
· Regulation des Aufbaus von Myelinscheide/Markscheide àZusammenhang mit MS?
Mikrogliazellen
· Immunfunktion àbewegen sich zum Verletzungsort, Formänderung, Phagozytose (Makrophagenähnlich)
Ependymzellen
· bedecken die mit Flüssigkeit gefüllten Räume (4 Ventrikel Gehirn+ Räume Wirbelkanal die mit Liquor gefüllt sind)
· Funktion: pH-Regulation, K+-Konzentrationsstabilisierung, Liquorvolumenstabilisierung (Ventrikel)
Gliazellen PNS
Schwannzellen
Bildung Myelinscheide um Axone (wie Oligodendrozyten)
Mantelzellen
Schützen „Somateile“ der peripheren Nervenzelle
lut-Hirn-Schranke =Filter
1. Endothelzellen
2. Basalmembran àtight junctions
3. Astrozyten
1-3 BHS
· Ziel : Filter Hirnkapillaren, damit nur Nahrungsmittel (Glucose), Medikamente (Narkose) die Nervenzellen erreichen
a) Lipidlösliche Substanzen àkönnen durch Lipiddoppelschicht passieren
b) Wasserlösliche –„- àkeine Passage
c) Möglichkeit aktiver Transport (mit Energie) für notwendige Substanzen, die nicht durch Zellmembran passieren (Glucose durch speziellen Transporter für Nervensystem)
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