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Das Aktionspotential

In der Biologie bezeichnet man ein Aktionspotential als eine kurz andauernde Änderung des Membranpotentials. Über Axone werden Reize an weitere erregbare Zellen, wie zum Beispiel Neuronen, weitergeleitet. Sie dienen zur Verarbeitung von Informationen, die für den kompletten Körper überlebensnotwendig sind.

Ruhepotential

Kaliumionen befinden sich in großen Mengen im Zellinneren. Im Gegensatz zu negativ geladenen organischen Stoffen, können die Kaliumionen die Membran, durch ihre positive Ladung, leicht passieren. Durch das Herausfließen der positiven Kaliumionen, kommt es zu einem Überschuss an negativen Stoffen, wodurch das Zellinnere ebenfalls eine negative Ladung erhält. Um einen Ausgleich zu schaffen, werden nach einiger Zeit wieder Kaliumionen an die Zelle gezogen. Es entsteht dabei ein Gleichgewicht aus den ein- und ausströmenden Kaliumionen, wodurch ein Ruhepotential entsteht. Das Ruhepotential ermöglicht die Erzeugung von einem Aktionspotential.

Beim Aktionspotential werden über Axone Reize an erregbare Zellen, beispielsweise Neuronen, weitergeleitet.

Beim Aktionspotential werden über Axone Reize an erregbare Zellen, beispielsweise Neuronen, weitergeleitet.

Aktionspotential

Das Aktionspotential ist eine vorübergehende Abweichung des Membranpotentials von ihrem Ruhepotential. Sobald ein Schwellenpotential überschritten ist, läuft dieser Vorgang selbstständig ab. Aktionspotentiale verlaufen in Nervenzellen nur entlang des Axons und werden im Axonhügel gebildet. Durch einen Reiz wird die Ionenverteilung also aktiv verändert. Im Axon kommt es zu Permeabilitätsänderungen der Membran, vor allem Kalium- und Natriumionen spielen hier eine große Rolle. Es kommt zur Depolarisation, bei der Natriumkanäle geöffnet werden und positiv geladene Natrium-Ionen in die Zelle eindringen können. Es kommt zur Ladungsumkehr, wodurch nun das Zellinnere eine positive Ladung angenommen hat. Dies geschieht so lange, bis der Höhepunkt erreicht ist und die Natriumkanäle wieder geschlossen werden. Anschließend öffnen sich Kaliumkanäle, durch die positiv geladenes Kalium ausströmen kann, bis es erneut zum Ruhepotential kommt. Ein Aktionspotential kann also nur entlang eines Axons in eine Richtung fortgeführt werden, da die zurückliegende Membran nicht erregt werden kann. Dies liegt an den spezifischen Eigenschaften der Natrium Kanäle. Sie sind nach der Depolarisationsphase geschlossen und inaktiv. Erst nach einiger Zeit können sie wieder geschlossen und aktiv werden.

Es gibt jedoch auch Axone mancher Neuronen, die von Hüllzellen umgeben sind. Diese haben eine isolierende Eigenschaft und nur an den Einschnürungen dieser Hüllzellen kann es zu Aktionspotentialen kommen. Im Gegensatz zu normalen Axonen, sind diese viel schneller bei der Übertragung von Informationen.