Ruhepotential und Aktionspotential des Neurons
BiologieHuman- und TierphysiologieAlter 16–17
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Als Nächstes in Human- und Tierphysiologie
Ein Querschnitt der Neuronenmembran zeigt Na⁺- und K⁺-Ionen auf beiden Seiten, Na⁺-Kanäle, K⁺-Kanäle und die Na⁺/K⁺-Pumpe; klicken Sie auf „Reizen“ (oder tippen Sie auf das Axon), um die Membran zu depolarisieren. Ein unterschwelliger Reiz bewirkt nur eine kleine, abklingende graduierte Änderung; sobald der Schwellenwert von −55 mV erreicht ist, öffnen sich die Na⁺-Kanäle schlagartig, das Potential schnellt auf +30 mV, dann öffnen sich K⁺-Kanäle zur Repolarisation und Hyperpolarisation zurück Richtung −70 mV. Das Diagramm Membranpotential gegen Zeit (ms) läuft fortlaufend mit, die Refraktärzeit ist markiert.
Lektion: Erregbarkeit bei Tieren: Ruhepotential, Aktionspotential, Erregungsleitung
Was sie zeigt
In Ruhe ist das Innere der Neuronenmembran gegenüber außen etwa −70 mV negativ, weil K⁺ durch offene Kanäle ausströmt und die Na⁺/K⁺-Pumpe für je 2 K⁺ nach innen 3 Na⁺ nach außen befördert. Ein Reiz depolarisiert die Membran; unterhalb der Schwelle klingt die Änderung ab, bei Erreichen der Schwelle öffnen sich spannungsgesteuerte Na⁺-Kanäle, Na⁺ strömt ein und das Potential steigt auf etwa +30 mV. Danach schließen die Na⁺-Kanäle, K⁺-Kanäle öffnen sich, und die Membran repolarisiert und hyperpolarisiert kurz. Diese Alles-oder-nichts-Antwort und die anschließende Refraktärzeit sind die Grundlage der Erregungsleitung.
So funktioniert es
Klicken Sie auf Schwacher Reiz (5 mV) und dann auf ⚡ Reizen, und vergleichen Sie beide Kurven mit der Schwellenlinie. Verschieben Sie den Regler Stärke in kleinen Schritten, um den schwächsten auslösenden Reiz zu finden, und prüfen Sie, dass stärkere Reize den Gipfel nicht erhöhen. Verändern Sie den Regler Schwelle, um die Erregbarkeit zu variieren. Aktivieren Sie Alle 12 ms automatisch reizen und verringern Sie die Geschwindigkeit, um die Refraktärzeit zu erfassen; lassen Sie Ionen und Kanäle eingeblendet.
Einstellbare Parameter
- Reizstärke (Depolarisation) 0–40 mV
- Schwellenwert -65–-45 mV
- Alle 12 ms automatisch reizen
- Geschwindigkeit (simulierte ms pro echter Sekunde) 2–20 ms/s
- Ionen und Kanäle an der Membran zeigen
Fragen zum Erkunden
- Warum wird der Gipfel des Aktionspotentials bei einem stärkeren, überschwelligen Reiz nicht höher?
- Was passiert, wenn die Membran während der absoluten Refraktärzeit erneut gereizt wird, und warum?
- Welche Ionenbewegung verursacht den Anstieg des Aktionspotentials und welche den Abfall?
