Neurowissenschaften - Kapitel 4 - Elektrische Eigenschaften Von Neuronen at Universität Wien | Flashcards & Summaries

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Lernmaterialien für Neurowissenschaften - Kapitel 4 - Elektrische Eigenschaften von Neuronen an der Universität Wien

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TESTE DEIN WISSEN

Welche Eigenschaften weist die Membran auf?

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  • sie ist selektiv permeabel
  • Gase und Wassermoleküle kommen immer durch; große Moleküle und geladene Moleküle (Ionen) im Normalfall nciht
  • in ihr befinden sich Transmembran-Proteine, die in der Mitte eine Art Tunnel haben (Pore) --> Ionenkanäle 
    • lassen manche Ionen durch, andere blockieren sie 
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TESTE DEIN WISSEN

Anhand welcher Eigenschaften können Ionenkanäle die Ionen unterscheiden, damit sie wissen, welche sie durchlassen können und welche nicht?

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1. Porengröße

  • manche Ionen sind einfach zu groß, um durch die Kanäle zu passen 


2. Elektrische Ladung

  • an Innenseite des Tunnels herrscht bestimmte Ladung; Ionen mit gleicher Ladung kommen nicht durch 


3. Hydrathülle

  • ist eine Hülle aus Wassermolekülen, die Ionen umgeben
  • damit große Ionen die Membran passieren können, müssen diese Wassermoleküle abgelegt werden (?)
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Welche Arten von Ionenkanälen gibt es?


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1. undichte Kanäle 

  • immer offen 
  • z.B. Kalium (Ka+) und Chlor (Cl-)


2. spannungsgesteuerte Ionenkanäle 

  • sensitiv für die elektrischen Ladungen der umliegenden Membran 
  • z.B. Natrium (Na+) Kanäle sind bei negativer Ladung geschlossen und öffnen sich nur bei positiver Ladung (Aktionspotenzial)


3. ligandengesteuerte Ionenkanäle 

  • öffnen sich, wenn sie bestimmte Moleküle (Liganden) an sie binden
  • z.B. Neurotransmitter 
  • werden auch ionotrope Rezeptoren genannt 


4. gemischte Kategorie 

  • öffnen und schließen sich als Antwort auf individuelle Reize
  • z.B. Photorezeptoren im Auge schließen sich, wenn Licht auf sie trifft
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TESTE DEIN WISSEN

Welche Kräfte wirken auf Ionen, sobald der Ionenkanal geöffnet ist?

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1. elektrischer Gradient

2. chemischer Gradient

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TESTE DEIN WISSEN

Was ist der elektrische Gradient?

Lösung anzeigen
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  • Ionen mit entgegengesetzter Ladung werden angezogen, die mit gleicher Ladung werden abgestoßen 
  • im Ruhezustand beträgt Ladung im Inneren der Zelle -70mV
  • daher werden hier positiv geladene Ionen angezogen 
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TESTE DEIN WISSEN

Was ist der chemische Gradient?


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  • Moleküle bewegen sich immer von Bereichen mit hoher Konzentration zu Bereichen mit niedriger Konzentration 
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TESTE DEIN WISSEN

Erkläre den elektrochemischen Gradienten am Beispiel von Natrium (Na+)!

Lösung anzeigen
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  • Natrium ist positiv geladen; wird daher vom Inneren der Zelle angezogen (elektrischer Gradient)
  • Konzentration von Natrium außerhalb der Zelle ist höher als innen; wird sich daher ins Innere der Zelle bewegen (chemischer Gradient)
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TESTE DEIN WISSEN

Erkläre den elektrochemischen Gradienten am Beispiel von Kalium (Ka+)!



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TESTE DEIN WISSEN
  • Kalium ist positiv geladen; wird daher vom Inneren der Zelle angezogen (elektrischer Gradient)
  • Konzentration von Kalium ist im Inneren der Zelle höher als außen; wird sich daher aus Zelle hinaus bewegen (chemischer Gradient)
  • wenn der Fluss von Ionen aus der Zelle hinaus gleich groß ist wie der in die Zelle hinein, spricht man von einem dynamischen Equilibrium
  • die exakte Spannung der Membran zu diesem Zeitpunkt ist das Equilibrium Potenzial Ex (x ist das interessierende Ion)
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TESTE DEIN WISSEN

Was kann man mit der Nerst Gleichung berechnen?

Lösung anzeigen
TESTE DEIN WISSEN

man kann die Richtung, in die sich die Ionen bei offenem Ionenkanal bewegen werden, vorhersagen 

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TESTE DEIN WISSEN

Was ist das Aktionspotenzial?

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eine kurze, temporäre Veränderung des Membranpotenzials, das sich über die ganze Länge des Axons ausbreitet 


ist die Hauptmethode der Kommunikation  zwischen den Neuronen 


löst die Freisetzung von Neurotransmittern aus 


ist eine Alles-oder-Nichts-Reaktion

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TESTE DEIN WISSEN

Was passiert im ersten Schritt der Auslösung eines Aktionspotenzials?


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Depolarisation durch eintreffende Neuronen 

  • Neurotransmitter eines anderen Neurons erreichen die Dendriten 
  • führt zu kleinen Ionenbewegungen durch ligandengesteuerte Ionenkanäle 
  • diese kleinen Veränderungen des Membranpotenzials heißen postsynaptische Potenziale (PSPs)
  • können erregend sein (EPSPs) oder inhibierend (IPSPs), je nachdem, ob erregende oder inhibierende Neurotransmitter freigesetzt wurden 
  • um die Schwelle für ein Aktionspotenzial zu erreichen, müssen mehrere EPSPs eintreffen 
    • räumliche Summation: EPSPs von mehreren angrenzenden Neuronen 
    • oder zeitliche Summation: mehrere EPSPs von dem gleichen Neuron schnell hintereinander 
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Was passiert im zweiten Schritt der Auslösung eines Aktionspotenzials?


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Öffnung der ladungsgesteuerten Natriumkanäle 

  • wenn die Membran depolarisiert, öffnen sich die Natriumkanäle
  • Natrium strömt in Zelle hinein 
  • führt zu weiterer Depolarisation, weil Natrium positiv geladen ist 
  • Ladung der Membran kann ein Potenzial von +40mV erreichen 
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Q:

Welche Eigenschaften weist die Membran auf?

A:
  • sie ist selektiv permeabel
  • Gase und Wassermoleküle kommen immer durch; große Moleküle und geladene Moleküle (Ionen) im Normalfall nciht
  • in ihr befinden sich Transmembran-Proteine, die in der Mitte eine Art Tunnel haben (Pore) --> Ionenkanäle 
    • lassen manche Ionen durch, andere blockieren sie 
Q:

Anhand welcher Eigenschaften können Ionenkanäle die Ionen unterscheiden, damit sie wissen, welche sie durchlassen können und welche nicht?

A:

1. Porengröße

  • manche Ionen sind einfach zu groß, um durch die Kanäle zu passen 


2. Elektrische Ladung

  • an Innenseite des Tunnels herrscht bestimmte Ladung; Ionen mit gleicher Ladung kommen nicht durch 


3. Hydrathülle

  • ist eine Hülle aus Wassermolekülen, die Ionen umgeben
  • damit große Ionen die Membran passieren können, müssen diese Wassermoleküle abgelegt werden (?)
Q:

Welche Arten von Ionenkanälen gibt es?


A:

1. undichte Kanäle 

  • immer offen 
  • z.B. Kalium (Ka+) und Chlor (Cl-)


2. spannungsgesteuerte Ionenkanäle 

  • sensitiv für die elektrischen Ladungen der umliegenden Membran 
  • z.B. Natrium (Na+) Kanäle sind bei negativer Ladung geschlossen und öffnen sich nur bei positiver Ladung (Aktionspotenzial)


3. ligandengesteuerte Ionenkanäle 

  • öffnen sich, wenn sie bestimmte Moleküle (Liganden) an sie binden
  • z.B. Neurotransmitter 
  • werden auch ionotrope Rezeptoren genannt 


4. gemischte Kategorie 

  • öffnen und schließen sich als Antwort auf individuelle Reize
  • z.B. Photorezeptoren im Auge schließen sich, wenn Licht auf sie trifft
Q:

Welche Kräfte wirken auf Ionen, sobald der Ionenkanal geöffnet ist?

A:

1. elektrischer Gradient

2. chemischer Gradient

Q:

Was ist der elektrische Gradient?

A:
  • Ionen mit entgegengesetzter Ladung werden angezogen, die mit gleicher Ladung werden abgestoßen 
  • im Ruhezustand beträgt Ladung im Inneren der Zelle -70mV
  • daher werden hier positiv geladene Ionen angezogen 
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Q:

Was ist der chemische Gradient?


A:
  • Moleküle bewegen sich immer von Bereichen mit hoher Konzentration zu Bereichen mit niedriger Konzentration 
Q:

Erkläre den elektrochemischen Gradienten am Beispiel von Natrium (Na+)!

A:
  • Natrium ist positiv geladen; wird daher vom Inneren der Zelle angezogen (elektrischer Gradient)
  • Konzentration von Natrium außerhalb der Zelle ist höher als innen; wird sich daher ins Innere der Zelle bewegen (chemischer Gradient)
Q:

Erkläre den elektrochemischen Gradienten am Beispiel von Kalium (Ka+)!



A:
  • Kalium ist positiv geladen; wird daher vom Inneren der Zelle angezogen (elektrischer Gradient)
  • Konzentration von Kalium ist im Inneren der Zelle höher als außen; wird sich daher aus Zelle hinaus bewegen (chemischer Gradient)
  • wenn der Fluss von Ionen aus der Zelle hinaus gleich groß ist wie der in die Zelle hinein, spricht man von einem dynamischen Equilibrium
  • die exakte Spannung der Membran zu diesem Zeitpunkt ist das Equilibrium Potenzial Ex (x ist das interessierende Ion)
Q:

Was kann man mit der Nerst Gleichung berechnen?

A:

man kann die Richtung, in die sich die Ionen bei offenem Ionenkanal bewegen werden, vorhersagen 

Q:

Was ist das Aktionspotenzial?

A:

eine kurze, temporäre Veränderung des Membranpotenzials, das sich über die ganze Länge des Axons ausbreitet 


ist die Hauptmethode der Kommunikation  zwischen den Neuronen 


löst die Freisetzung von Neurotransmittern aus 


ist eine Alles-oder-Nichts-Reaktion

Q:

Was passiert im ersten Schritt der Auslösung eines Aktionspotenzials?


A:

Depolarisation durch eintreffende Neuronen 

  • Neurotransmitter eines anderen Neurons erreichen die Dendriten 
  • führt zu kleinen Ionenbewegungen durch ligandengesteuerte Ionenkanäle 
  • diese kleinen Veränderungen des Membranpotenzials heißen postsynaptische Potenziale (PSPs)
  • können erregend sein (EPSPs) oder inhibierend (IPSPs), je nachdem, ob erregende oder inhibierende Neurotransmitter freigesetzt wurden 
  • um die Schwelle für ein Aktionspotenzial zu erreichen, müssen mehrere EPSPs eintreffen 
    • räumliche Summation: EPSPs von mehreren angrenzenden Neuronen 
    • oder zeitliche Summation: mehrere EPSPs von dem gleichen Neuron schnell hintereinander 
Q:

Was passiert im zweiten Schritt der Auslösung eines Aktionspotenzials?


A:

Öffnung der ladungsgesteuerten Natriumkanäle 

  • wenn die Membran depolarisiert, öffnen sich die Natriumkanäle
  • Natrium strömt in Zelle hinein 
  • führt zu weiterer Depolarisation, weil Natrium positiv geladen ist 
  • Ladung der Membran kann ein Potenzial von +40mV erreichen 
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