Aktionspotenzial: Spannung pur 💡

Ohne das Aktionspotenzial wird das Verstehen schwierig - egal von welchem Thema, denn dieses bildet die Grundlage der Reizweiterleitung in den Nervenzellen 🧠

• Ein Aktionspotenzial ist eine kurzzeitige Veränderung des Ruhemembranpotenzials, um eine elektrische Erregung weiterzuleiten
• Es entsteht am Axonhügel und wird über das Axon entlang weitergeleitet

Ablauf

Das Aktionspotenzial durchläuft typischerweise drei Phasen:

• Depolarisationsphase: Hier erfolgt eine rasche Abnahme des Membranpotenzials (Der Potenzialunterschied wird geringer, das Membranpotenzial wird jedoch weniger negativ/positiver), welches in der Regel einen Endpunkt von über 0 mV erreicht
• Repolarisationsphase: In dieser Phase wird das Ruhepotenzial wiederhergestellt
• Refraktärphase: Während dieser Phase ist es nicht möglich, ein neues Aktionspotenzial auszulösen
• Hinzu kommen das Spitzenpotenzial und die Hyperpolarisation

Depolarisationsphase:

• Ein Aktionspotenzial entsteht durch eine äußere Depolarisation, die das Membranpotenzial in positiver Richtung verschiebt, bis die kritische Schwelle erreicht ist
• Am Ranvier-Schnürring wird die äußere Depolarisation durch den Na+-Einstrom am Nachbarschnürringhervorgerufen
• Wenn die Erregung einen bestimmten Schwellenwert von -55 mV erreicht, erfolgt eine Reaktion nach dem „Alles-oder-Nichts-Prinzip“
• Alles-oder-Nichts-Prinzip = Entweder es wird ein vollständiges Aktionspotenzial ausgelöst oderes bleibt beim Ruhepotenzial
• Zuerst öffnen sich Natrium-Kanäle und Natrium-Ionen strömen in die Zelle ein
• Das Membranpotenzial wird positiver (= Depolarisation)
• Der Einstrom erfolgt aufgrund der elektrochemischen Triebkraft
• Sobald der Schwellenwert erreicht ist, öffnen sich immer mehr spannungsabhängige Na+-Kanäle und die Depolarisation verstärkt sich durch den Lawineneffekt
• Die Amplitude des Aktionspotenzials ist unabhängig von der Stärke des auslösenden Reizes und folgt dem Alles-oder-Nichts-Prinzip

Repolarisationsphase:

• Inaktivierung der Na+-Kanäle führt zur Abnahme des Na+-Einstroms und dem Anstieg des K+-Ausstroms(aufgrund des Gleichgewichtpotenzials von Kalium) ➜ durch den Ausstrom wird das Membranpotenzial wieder negativer
• Repolarisation der Zellmembran beginnt durch den K+-Ausstrom und endet mit der Wiederherstellung des Ruhemembranpotenzials
• Die Na+/K+-ATPase stellt die Ionenverteilung wieder her und erhält das Ruhemembranpotenzial, sie trägt jedoch nicht direkt zum Aktionspotenzial bei

Hyperpolarisation:

• Membranpotenzial wird vorübergehend negativer als das Ruhepotenzial, da die spannungsabhängigen Kaliumkanäle noch geöffnet sind und Kaliumionen aus der Zelle herausströmen

Aktionspotenzial Ionen