neurologie (Fach) / Neuron und Verhalten (Lektion)Vorderseite Um welchen Betrag ändert sich das Ruhepotential einer Nervenzelle, wenn Sie die extrazelluläre Kaliumkonzentration um den Faktor 10 erhöhen? Show
Rückseite Also ich hoffe echt das ja sowas nicht dran kommt. habe jetzt die Goldmann-Hodgkin-Katz-Gleichung genommen. habe jeweils die zahlen schon rübergeschrieben, also permeabilität mal die konzentration. für extrazellulär kalium hab ich anstatt 20 nun 200 eingesetzt ... rausgekommen ist dann -21,5 mV anstatt sonst -59,x ... Diese Karteikarte wurde von lux90 erstellt. Eine Zelle hat ein Membranpotenzial von -60 mV. Die intra- und extrazellulären Ionenkonzentrationen sind wie folgt: Na+ intrazellulär: 15mmol/l extrazellulär: 150mmol/l Welche Aussage zu den Triebkräften für Na+-, K+- und Cl--Ionen ist falsch? Die elektrische Triebkraft für K+-Ionen hat den gleichen Betrag wie die elektrische Triebkraft für Na+-Ionen. Die elektrische Triebkraft für Na+-Ionen hat ungefähr den gleichen Betrag wie die chemische Triebkraft für Na+-Ionen. Die elektrische Triebkraft für Na+-Ionen zeigt in die gleiche Richtung wie die chemische Triebkraft für K+-Ionen. Die elektrische Triebkraft für Cl--Ionen zeigt in die gleiche Richtung wie die elekt-rochemische Triebkraft für K+-Ionen. Die elektrochemische Triebkraft für den Na+-Einstrom ist größer als diejenige für den K+-Ausstrom. " Nervenzellen und Muskelzellen können sich in zwei Stadien befinden. Sie können entweder ruhen oder erregt sein. Damit ist das elektrische Potential einer Zelle gemeint. Das Ruhepotential beschreibt dabei das Membranpotential einer ruhenden Zelle. Dieser Zustand der Ruhe kann durch eine zeitlich begrenzte Erregung geändert werden. Dann spricht man von einem Aktionspotential. In unerregtem Zustand ist das Cytoplasma einer Zelle gegenüber ihrer Umgebung negativ geladen. Ruhepotential – EntstehungEin elektrisches Potential kommt durch die ungleichmäßige Verteilung von Ionen zustande. Damit dies möglich ist, braucht es einen nach Außen hin abgeschlossenen Raum. Im Falle einer Zelle dient die Zellmembran als eine solche Barriere. Sowohl im Cytoplasma einer Zelle als auch außerhalb der Zellmembran ist eine bestimmte Ionenkonzentration vorherrschend. Im Cytoplasma einer Zelle findest du eine hohe Konzentration an positiv geladenen Kaliumionen (K+) und negativ geladenen Anionen. Bei den Anionen handelt es sich um verschiedene Protein- und Aminosäureionen (in der Abbildung A-). Außerhalb der Zelle befinden sich vor allem positiv geladene Natriumionen (Na+) und negativ geladene Chloridionen (Cl-) unmittelbar an der Membran. Bei der Aufrechterhaltung des Ruhepotentials spielen vier Faktoren eine wichtige Rolle:
Da der chemische und elektrische Gradient nicht klar voneinander getrennt werden können, spricht man auch vom elektrochemischen Gradienten.
Abbildung 1: Ionenkonzentration an der Membran während des Ruhepotentials Elektrochemischer GradientDa die Zellmembran für Kaliumionen durchlässig ist, können diese von der Seite mit höherer Teilchendichte auf die Seite mit weniger Teilchen diffundieren. Sie wandern also vom Cytoplasma in den extrazellulären Raum. Das Teilchenungleichgewicht wäre damit aufgelöst. Die Triebkraft, mit der sich die Kaliumionen bewegen, nennt man chemisches Potential. Da die Kaliumionen aber positiv geladen sind, verändert sich auch das elektrische Feld auf beiden Seiten der Membran. Das Cytoplasma verliert an positiven Ionen und wird dadurch negativer. Man redet hier von einer Änderung der elektrischen Potentialdifferenz. Da die negativ geladenen Ionen die Membran nicht passieren können, kommt es zur Ionentrennung und es entsteht eine elektrische Spannung. Der elektrische Gradient wirkt dem chemischen Gradienten entgegen. Der Ausstrom der Kaliumionen verringert sich, da weniger positiv geladene Kaliumionen in den positiven extrazellulären Raum wollen. Zusätzlich wollen die Kaliumionen aus dem extrazellulären Raum wieder zurück in das nun negativ geladene Cytoplasma. So pendelt sich die Ionenkonzentration an der Zellmembran ein. Das elektrochemische Gleichgewicht besteht dann, wenn pro Zeiteinheit genauso viele Kaliumionen in die eine wie in die andere Richtung fließen. Das Ganze ist also kein statischer Zustand, da die Teilchen immer in Bewegung sind. Die Spannung des elektrochemischen Gleichgewichts ist also nichts anderes als das Ruhepotential. Das elektrochemische Gleichgewicht lässt sich mit der Nernst-Gleichung beschreiben Diese lässt sich für das Gleichgewichtspotential an der Zellmembran vereinfachen zu Dabei ist ze die Anzahl der übertragenen Elektronen und c die Konzentration der Kaliumionen. Ruhepotenzial – AufrechterhaltungNeben den Kaliumionen tragen die Natrium- und Chloridionen ebenfalls zur Aufrechterhaltung des Ruhepotentials bei. Aufgrund des Konzentrationsgefälles diffundieren Chloridionen von der Außenseite der Membran in das Zellinnere. Dies geschieht aber nur in geringem Maße, da die Zellmembran zum einen nur schwach permeabel für Chloridionen ist. Zum anderen ist die Membraninnenseite ohnehin schon negativ geladen. Dennoch erhöht diese Ladungsverteilung die Potentialdifferenz. Genauso verhält es sich mit den Natriumionen. Sie diffundieren entlang ihres Konzentrationsgradienten auch von außen nach innen. Da diese aber positiv geladen sind, wird die Potentialdifferenz dadurch verringert. Diese Wanderung von Natriumionen nennt man Natrium-Leckstrom. Dieser erhöht die positiven Ladungen in der Zelle und veranlasst die Kaliumionen wiederum aus der Zelle auszuströmen (Kalium-Leckstrom). Dies würde auf Dauer zu einem positiven Ruhepotential führen. Um dies zu verhindern, pumpt die Natrium-Kalium-Pumpe pro Durchgang drei Natriumionen über die Zellmembran nach außen und zwei Kaliumionen nach innen. Dadurch wird netto eine positive Ladung in den extrazellulären Raum abgegeben und das Ruhepotential bleibt negativ. Da dies entgegen des Konzentrationsgradienten der beiden Ionen geschieht, benötigt die Natrium-Kalium-Pumpe dafür Energie. Diese wird in Form von ATP zur Verfügung gestellt. Abbildung 2: Längsschnitt durch die Zellmembran mit Natrium- und Kalium-Poren sowie einer Natrium-Kalium-Pumpe Ruhepotential – NervenzelleDie oben beschriebene Theorie gilt für alle erregbaren Zellen. Dies sind vor allem Nervenzellen und Muskelzellen. Das Ruhepotential in erregbaren Zellen:
Das Ruhepotential gilt für die gesamte Zellmembran einer Nervenzelle. Es ist also im Zellkörper, im Axon und an der Synapse identisch. Zudem ermöglicht es die Aktivierung eines Aktionspotentials in der Nervenzelle. Erst durch die Änderung der negativen in eine positive Spannung kann die Zelle erregt und Informationen weitergegeben werden. Ruhepotential - Das Wichtigste
Wie kann das Ruhepotential verändert werden?Die Stimulierung des Neurons kann das Ruhepotential verändern, es entsteht ein sogenanntes Aktionspotential: der elektrische Impuls, mit dem das Neuron Informationen überträgt. Bevor das Neuron erneut in er Lage ist zu feuern, muss das Ruhepotential wiederhergstellt werden (Abbildung 1).
Welchen Einfluss haben ständig geöffnete Kaliumkanäle auf das Ruhepotential?In dieser Membran sitzen ständig geöffnete Kaliumkanäle, durch die aufgrund des Konzentrationsgefälles (innen viel, außen wenig) Kaliumionen von innen nach außen strömen. So entsteht eine Ladungsdifferenz (außen negativer, innen positiver), wodurch die Kalium-Ionen wieder nach innen gezogen werden.
Wie verändert sich Membranpotential?Bei Erregung ändert sich das Membranpotential kurzzeitig (Aktionspotential) durch Änderung der Permeabilität der Zellmembran für bestimmte Ionen. Dieses Signal kann sich über die Zelle ausbreiten, verursacht in Synapsen die Ausschüttung von Transmitterstoffen und löst in Muskelzellen eine Kontraktion aus.
Warum bestimmt hauptsächlich Kalium das Ruhepotential?Das Ruhemembranpotential wird hauptsächlich durch das Gleichgewichtspotential von Kalium bestimmt. Das hängt damit zusammen, dass die Membran in Ruhe, aufgrund von Ionenkanälen, durchlässiger für Kalium ist.
|
Wie ändert sich das Ruhemembranpotential wenn die extrazelluläre Kaliumkonzentration erhöht wird?
zusammenhängende Posts
Urheberrechte © © 2024 membukakan Inc.
