Was ist ein Aktionspotential und wie läuft es ab?

Antwort

Ein Aktionspotential ist ein grundlegender Mechanismus, durch den Nervenzellen (Neuronen) elektrische Signale entlang ihrer Membranen weiterleiten. Hier ist eine vereinfachte Erklärung des Ablaufs: 1. **Ruhepotential**: Im Ruhezustand hat die Zellmembran eines Neurons ein Ruhepotential von etwa -70 mV. Dies wird durch die ungleiche Verteilung von Ionen (hauptsächlich Natrium (Na+) und Kalium (K+)) auf beiden Seiten der Membran aufrechterhalten, wobei die Innenseite der Membran negativ geladen ist. 2. **Depolarisation**: Wenn ein Neuron einen Reiz erhält, öffnen sich spannungsgesteuerte Natriumkanäle, und Na+ strömt in die Zelle. Dies führt zu einer Verringerung des Membranpotentials (Depolarisation). Wenn das Membranpotential einen Schwellenwert von etwa -55 mV erreicht, wird ein Aktionspotential ausgelöst. 3. **Aufstrichphase**: Bei Erreichen des Schwellenwerts öffnen sich noch mehr Natriumkanäle, und Na+ strömt schnell in die Zelle, wodurch das Membranpotential positiv wird (bis etwa +30 mV). 4. **Repolarisation**: Nach dem Höhepunkt des Aktionspotentials schließen sich die Natriumkanäle und spannungsgesteuerte Kaliumkanäle öffnen sich. K+ strömt aus der Zelle, was das Membranpotential wieder negativ macht. 5. **Hyperpolarisation**: Die Kaliumkanäle schließen sich langsamer, was zu einem kurzzeitigen Überschuss an K+ Ausstrom führt und das Membranpotential unter das Ruhepotential sinken lässt (Hyperpolarisation). 6. **Rückkehr zum Ruhepotential**: Die Natrium-Kalium-Pumpe (Na+/K+-ATPase) und andere Ionenkanäle stellen das ursprüngliche Ionenverhältnis wieder her, wodurch das Ruhepotential wieder erreicht wird. Dieser Prozess ermöglicht die Weiterleitung von Nervenimpulsen entlang des Axons eines Neurons und die Kommunikation zwischen Nervenzellen.

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