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Frage

Was ist das Ruhepotenzial?

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Die Spannung einer nicht erregten oder „ruhenden“ Zelle

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Frage

Wo ist das Ruhepotenzial wichtig?

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Antwort

 bei den elektrisch erregbaren Sinneszellen, Nervenzellen und Muskelzellen

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Wie ist das Cytoplasma In unerregtem Zustand geladen?

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Antwort

das Cytoplasma aller intakten Neuronen ist gegenüber ihrer Umgebung negativ geladen


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Frage

Womit entsteht das Ruhepotenzial?

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  • Im Inneren eines Neurons und an seiner Membranaußenseite lässt sich eine charakteristische Verteilung von Ionen nachweisen
  • Da im wässrigen Medium nur Ionen als Ladungsträger infrage kommen, wird die Erklärung für das Entstehen des Ruhepotenzials als Ionentheorie bezeichnet
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Frage

Was besagt die Ionentheorie?

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Antwort

  • Das Zellplasma eines Neurons enthält eine hohe Konzentration an positiv geladenen Kaliumionen K+ und negativ geladenen organischen Anionen (Protein- und Aminosäureionen, abgekürzt A–)
  • Die Gewebeflüssigkeit, die das Neuron umgibt, ist reich an positiv geladenen Natriumionen Na+ und negativ geladenen Chloridionen Cl–


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Frage

Wie ist die Verteilung der Ionen an der ruhenden Membran des Axons während des Ruhepotenzials? Zeichne es auf.

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Wer besitzt eine selektive Permeabilität?

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Die Membran der Nervenzelle

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Frage

Was weist die die Membran der Nervenzelle auf?

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Sie weist Poren auf, die von Proteinmolekülen gebildet werden (Porenproteine, Tunnelproteine, Ionenkanäle)

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Frage

Wovon hängt es ab, ob ein Ion den Ionenkanal passieren kann?

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Antwort

hängt von seiner Ladung und vor allem von seiner Größe im hydratisierten Zustand ab

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Frage

Wieso können Hydratisierte Kaliumionen den Ionenkanal einfach passieren?

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Antwort

Hydratisierte Kaliumionen sind kleiner als hydratisierte Natrium-, Chlorid- und organische Anionen und können daher durch spezifische Kalium-Ionenkanäle die Nervenzellmembran passieren.


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Können Organische Anionen durch die Zellmembran?

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Organische Anionen werden von der Zellmembran komplett in der Zelle zurückgehalten

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Welche Ionen können die Membran in geringem Umfang passieren?

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Natrium- und Chloridionen

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Frage

Wodurch erfolgt die Wanderung der Ionen?

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Antwort

durch Diffusion

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Frage

Wodurch entsteht Diffusion?

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Antwort

  • Die thermische Eigenbewegung der Teilchen, führt zu Zusammenstößen zwischen den Teilchen und setzt sie so in Bewegung
  • Die Zahl der Zusammenstöße steigt mit der Konzentration der Teilchen
  •  Herrscht in dem den Teilchen zur Verfügung stehenden Raum eine ungleiche Verteilung (Konzentrationsgefälle, Konzentrationsgradient), erhält die Bewegung der Teilchen eine Richtung vom Ort höherer Konzentration zum Ort niedriger Konzentration, bis ein Konzentrationsausgleich erreicht ist


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Frage

Wie können die Kaliumionen aus dem Zellinneren an die Außenseite der Membran diffundieren und umgekehrt?

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Antwort

Aufgrund der Konzentrationsverhältnisse der Ionen und der Permeabilität der Membran

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Frage

Was ist die Folge davon, dass an der Innenseite der Membran fast 40-mal so viele Kaliumionen vorkommen wie außen?

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Antwort

  • Es können wesentlich mehr dieser Ionen die Membran nach außen passieren
  • Das Konzentrationsgefälle für die Kaliumionen von innen nach außen führt also zu einem Kaliumionen-Ausstrom
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Frage

Wie würde es zu einem Konzentrationsausgleich kommen?

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Antwort

Wenn diese Diffusion ungebremst weitergehen würde

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Frage

Was wirkt gegen den Konzentrationsausgleich?

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Antwort

Die dagegenwirkende Kraft ist das elektrische Potenzial der Ionenladungen

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Frage

Wie kommt es zu einer Ladungstrennung?

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Antwort

  • Jedes Kaliumion, das nach außen wandert, bringt auch eine positive Ladung an die Membranaußenseite
  • Da die anderen Ionen die Membran nicht oder nur wenig überqueren können, kommt es zu einer Ladungstrennung
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Frage

Wie entsteht eine elektrische Spannung? 

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Antwort

  • An der Außenseite der Membran entsteht ein Überschuss an positiven Ladungen, im Innenraum dagegen herrscht ein Überschuss an negativen Ladungen
  • Daraus entsteht eine elektrische Spannung (Potenzialdifferenz, Ladungsdifferenz)
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Frage

Was ist im Gleichgewichtszustand zwischen den beiden entgegengerichteten Kräften?

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Antwort

  • der Ein- und Ausstrom der Kaliumionen ist gleich groß
  • Das Ruhepotenzial entspricht im Wesentlichen diesem Kalium-Gleichgewichtspotenzial


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Frage

Wodurch wird die Erhaltung der Ionenverteilung des Ruhepotenzials versichert?

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Antwort

durch eine Natrium-Kalium-Pumpe

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Frage

Was ist neuronale Plastizität?

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Antwort

bezeichnet man die Tatsache, dass unser Gehirn in der Lage ist, auf veränderte Bedingungen mit Veränderungen in der Anatomie und der Funktion zu reagieren


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