Et3.htm

<BODY BGCOLOR=BEIGE> <p align=center><a name=3.>3</a></p> <table width=100% bgcolor=gainsboro border=0 cellpadding=0 cellspacing=0> <tr> <td rowspan=2 valign=top><h4>3.</h4></td> <td colspan=4 valign=top><h4>Elektrophysiologie</h4></td> </tr> <tr> <td width=100%><img src="clear.gif"></td> <td align=right><a href="Et2.htm"><img src="button4.jpg" border=0 vspace=5 hspace=10 alt="voriges Kapitel"></a></td> <td align=right><a href="inhalt.htm"><img src="button3.jpg" border=0 vspace=5 hspace=10 alt="Inhaltsverzeichnis"></a></td> <td align=right><a href="Et4.htm"><img src="button5.jpg" border=0 vspace=5 hspace=10 alt="nächstes Kapitel"></a></td> </tr> </table> <p><b>Ruhemembranpotential</b></p> <p>An der Membran lebender Zellen ist eine elektrische Potentialdifferenz messbar. Dieses sogenannte "Ruhemembranpotential" beträgt bei Muskel- und Nervenzellen etwa 70 - 90 mV(Zellinneres negativ). Die Ursache des Ruhemembranpotentials ist eine ungleiche Ionenverteilung zwischen der intrazellulären Flüssigkeit (IZF) und der extrazellulären Flüssigkeit (EZF).</p> <p><b>Ionenverteilung in IZF bzw. EZF in Ruhe</b></p> <table> <tr> <td colspan=5 height=25><img src="clear.gif"></td> </tr> <tr> <td></td> <td width=5%><img src="clear.gif"></td> <td align=center><b>IZF</b></td> <td width=5%><img src="clear.gif"></td> <td align=center><b>EZF</b></td> </tr> <tr> <td colspan=5 height=10><img src="clear.gif"></td> </tr> <tr> <td align=right><b>permeable Ionen</b></td> <td colspan=4><img src="clear.gif"></td> </tr> <tr> <td colspan=5 height=10><img src="clear.gif"></td> </tr> <tr> <td align=right>Na<sup>+</sup>(Natrium)</td> <td width=5% rowspan=3><img src="clear.gif"></td> <td align=right>12 mmol/l</td> <td width=5% rowspan=3><img src="clear.gif"></td> <td align=right>145 mmol/l</td> </tr> <tr> <td align=right>K<sup>+</sup>(Kalium)</td> <td align=right>155 mmol/l</td> <td align=right>4 mmol/l</td> </tr> <tr> <td align=right>Cl<sup>-</sup>(Chlor)</td> <td align=right>4 mmol/l</td> <td align=right>120 mmol/l</td> </tr> <tr> <td colspan=5 height=10><img src="clear.gif"></td> </tr> <tr> <td align=right><nobr><b>nicht permeable Ionen</b></nobr></td> <td colspan=4><img src="clear.gif"></td> </tr> <tr> <td colspan=5 height=10><img src="clear.gif"></td> </tr> <tr> <td align=right>negativ geladene<br> Eiweissmoleküle</td> <td width=5%><img src="clear.gif"></td> <td align=right valign=top>155 mmol/l</td> <td colspan=2><img src="clear.gif"></td> </tr> </table> <p>Durch aktiven Transport werden laufend Na<sup>+</sup>- Ionen aus der Zelle, bzw. K<sup>+</sup>- Ionen in die Zelle gepumpt. Die sogenannte Na<sup>+</sup>- K<sup>+</sup>- ATPase wirkt dabei als Pumpe.</p> <p>Unter Ruhebedingungen ist die Zellmembran für Na<sup>+</sup>- Ionen nur wenig durchlässig.</p> <table width=100%> <tr> <td width=30%><img src="clear.gif"></td> <td>» gNa ist klein «</td> <td width=30%><img src="clear.gif"></td> </tr> </table> <p>Für die negativ geladenen Proteine ist die Zellmembran kaum permeabel.</p> <p>Die Membran der ruhenden Zelle ist für K<sup>+</sup>- Ionen relativ gut durchlässig.</p> <table width=100%> <tr> <td width=30%><img src="clear.gif"></td> <td>» gK ist gross »</td> <td width=30%><img src="clear.gif"></td> </tr> </table> <p>Schliesslich stellt sich ein „Gleichgewichtspotential" für die K<sup>+</sup>- und Cl<sup>–</sup>- Ionenkonzentration ein, bei dem die Diffusionskraft(chemischer Gradient) genauso gross ist wie die entgegenwirkende Kraft des elektrischen Potentials(elektrischer Gradient).</p> <p><b>Aktionspotential</b></p> <p>Wird eine erregbare Zelle(Nerven- bzw. Muskelzelle) gereizt, ändern sich an ihrer Membran die Ionenleitfähigkeit und das Membranpotential. Ist der Reiz stark genug, kommt es zu einem sogenannten „Aktionspotential" (AP), das im Nerv das weitergeleitete Signal darstellt und im Muskel zur Kontraktion führt.</p> <p>Beim AP spielen sich folgende Vorgänge ab :</p> <table width=100%> <tr> <td width=5% rowspan=5><img src="clear.gif"></td> <td>Durch den Reiz wird das Ruhemembranpotential in Richtung 0 mV verlagert(Depolarisation).</td> </tr> <tr> <td height=15><img src="clear.gif"></td> </tr> <tr> <td>Wird das sogenannte Schwellenpotential erreicht, kommt es zu einem kurzzeitigen Anstieg der Na<sup>+</sup>- Leitfähigkeit(ca. 0,1 ms) und einem erhöhten Na<sup>+</sup>- Ioneneinstrom in die Zelle. Dadurch bricht das Membranpotential zusammen und erreicht vorübergehend sogar positive Werte(engl.: overshoot).</td> </tr> <tr> <td height=15><img src="clear.gif"></td> </tr> <tr> <td>Mit Erreichen des Schwellenpotentials steigt die K<sup>+</sup>- Leitfähigkeit der Membran relativ langsam an, was zum Wiederaufbau des Ruhemembranpotentials beiträgt(Repolarisation). Dabei kommt es sogar zu einer Hyperpolarisation der Zellmembran. Die Erregung verläuft nach dem Überschreiten der Reizschwelle nach dem „Alles-oder-Nichts" Prinzip!</td> </tr> </table> <p><b>Fortleitung des Aktionspotentials im Nerven</b></p> <table width=100%> <tr> <td width=5% rowspan=7><img src="clear.gif"></td> <td>Der Ablauf eines lokalen Aktionspotentials bewirkt einen Ladungsabzug längs der Nervenfaser.</td> </tr> <tr> <td height=15><img src="clear.gif"></td> </tr> <tr> <td>Durch Ladungsabzug ergibt sich ein neues Aktionspotential in direkter Nachbarschaft zum vorherigen.</td> </tr> <tr> <td height=15><img src="clear.gif"></td> </tr> <tr> <td>Da dieses vorherige Aktionspotential bereits am Abklingen ist, ist dieser Membranabschnitt refraktär und damit nicht oder nur schwer erregbar. Bei myelinisierten Nervenfasern findet dieser Vorgang wegen der relativ besseren elektrischen Isolation der Nervenfaser gegenüber der Umgebung sprunghaft(saltatorisch) von Schnürring zu Schnürring statt.</td> </tr> <tr> <td height=15><img src="clear.gif"></td> </tr> <tr> <td>Normalerweise breitet sich das Aktionspotential nur in einer Richtung aus. Kommt es dennoch zu einer nach rückwärts gerichteten(antidromen) Erregungsfortleitung, so endet diese spätestens an der nächsten Synapse(Ventilfunktion).</td> </tr> </table> <p><b>Synaptische Potentiale</b></p> <table width=100%> <tr> <td width=5% rowspan=11><img src="clear.gif"></td> <td>Das präsynaptische Aktionspotential setzt an der präsynaptischen Membran eine Transmittersubstanz frei.</td> </tr> <tr> <td height=15><img src="clear.gif"></td> </tr> <tr> <td>Es gibt Synapsen, die erregende Transmitter(z. B. Azetylcholin) freisetzen, welche an der postsynaptischen Membran depolarisierend wirken (gNa; gK; gCl erhöht). Diese bewirken ein sogenanntes „exzitatorisches postsynaptisches Potential" (EPSP).</td> </tr> <tr> <td height=15><img src="clear.gif"></td> </tr> <tr> <td>Es gibt Synapsen, die hemmende Transmitter(z. B. GABA) freisetzen, welche an der postsynaptischen Membran hyperpolarisierend wirken (gK; gCl erhöht, gNa nicht erhöht). Diese bewirken ein sogenanntes „inhibitorisches postsynaptisches Potential" (IPSP).</td> </tr> <tr> <td height=15><img src="clear.gif"></td> </tr> <tr> <td>Ein einzelnes EPSP kann postsynaptisch kein Aktionspotential auslösen; erst mehrere EPSP in zeitlicher und örtlicher Summation können die postsynaptische Membran über das Schwellenpotential depolarisieren und ein fortgeleitetes Aktionspotential starten.</td> </tr> <tr> <td height=15><img src="clear.gif"></td> </tr> <tr> <td>Das EPSP ist keine „Alles-oder-Nichts"-Antwort, wie das Aktionspotential; wenn präsynaptisch mehr Aktionspotentiale ankommen, werden mehr Transmitter ausgeschüttet.</td> </tr> <tr> <td height=15><img src="clear.gif"></td> </tr> <tr> <td>Die Summe aller EPSP und IPSP bestimmt, ob postsynaptisch ein Aktionspotential fortgeleitet wird oder nicht.</td> </tr> </table> <table> <tr> <td height=40><img src="clear.gif"></td> </tr> </table> <table width=100% bgcolor=gainsboro border=0 cellpadding=0 cellspacing=0> <tr> <td width=100%><img src="clear.gif"></td> <td align=right><a href="Et2.htm"><img src="button4.jpg" border=0 vspace=5 hspace=10 alt="voriges Kapitel"></a></td> <td align=right><a href="inhalt.htm"><img src="button3.jpg" border=0 vspace=5 hspace=10 alt="Inhaltsverzeichnis"></a></td> <td align=right><a href="Et4.htm"><img src="button5.jpg" border=0 vspace=5 hspace=10 alt="nächstes Kapitel"></a></td> </tr> </table> </body> </html>