2. VL Biologie Wittmann an der Universität Giessen

• Stärke des Stromfluss I hängt ab von der Spannung U und dem Widerstand R (Leitfähigkeit): I=U/R (ohmsches Gesetz)
• Der Widerstand der Membran in der Zelle hängt von den vorhandenen Ionenkanälen, also von der Permeabilität für die jeweilige Ionensorte ab.
• Ist eine Membran komplett undurchlässig kann kein Stromfluss enstehen, genauso wenig, wenn keine Spannungsdifferenz an der Membran vorherrscht.
• Kationen bewegen sich zum negativen Pol, der Kathode
• Anionen bewegen sich zum positiven Pol, der Anode
• Stromflussrichtung entspricht der Richtung des Kationenflusses.

• Kraft des konzentrationsgradienten, die Ionen rein oder raus aus Zelle treibt (entspricht dem Gleichgewichtspotential
• Kraft aufgrund des Ruhemembranpotentials

Bei Cl gleicht es sich aus, da kommen gleich viele Ionen rein und raus, Gleichgewichtspotential = Ruhemembranpotential

Bei Kalium: Gleichgewichtspotential: 90 mV (raustreibende Kraft), -70 mV Ruhepotential, also stärkere Kraft, die kalium raustreibt.

Natrium: Ruhepotential = -70 mV, treibt Na+ in die Zelle

Auch Konzentrationsgradient (Gleichgewichtspotential) treibt Na+ in die Zelle = -50 mV

Natrium-Kalium-Pumpe befördert Na aber wieder raus und K rein, wirkt also der Wanderungsbewegung entgegen, um das Ruhemembranpotential konstant zu halten. (sh. Folie)

• 1 Axon pro NZ
• Entspringt am Axonshügel, an dem el. Signale enstehen und geht vom Zellkörper weg
• Leitet Infos zu anderen Zellen weiter
• Kann in Kollaterale verzweigt sein
• Kann von Myelinscheide aus Glia umgeben sein, was el. Leitung beschleunigt
• Es gibt strukturelle Unterschiede zum Zellkörper:
  • kein raues ER, demnach auch keine Ribosomen, die Proteine herstellen können.
  • Besitzt spezielle Membranproteine um Weiterleitung el. Infos zu gewährleisten.
• Axon enthält Teile des Cytoskeletts (Mikrotubuli), entlang dieser Bahnen wandern die speziellen Transportproteine und transportieren Stoffe unter Verbrauch von ATP. Der Transport kann in beide Richtungen des Axons erfolgen.
• Axone enden mit präsynaptischen Endigungen vor der Synapse. Hinter Synapse beginnt postsynaptische Zelle.

sh. Folie!

• Informationseingang von anderen Neuronen an den Synapsen
• Kurz, meist stark verzweigt ("Dendritenbaum": nimmt Infos anderer Zellen auf, ist der postsynaptische Teil)
• Verdickungen (Dornen, Spines) vergrößern Kontaktfläche zu anderen Neuronen. Bei geistig eingeschränkten menschen sind es weniger Spines.

• Astrocyten
• Oligodendrocyten
• Schwannzellen
• Mikroglia

• Gliazellen sind mehr als reines Stützgewebe, sie sind elementar bei Informationsverarbeitung und -übertragung!
• Stützen Gewebe, schützen Neurone
• Beeinflussen und steuern neuronales Wachstum (die Richtung)
• Transportieren Abbaustoffe und tote Zellen weg von Neuronen
• Bestimmen Zusammensetzung der Extrazellulärflüssigkeit (Ionenkonzentratioen)
• Isolieren Axone (Myelinisierung)
• Sind Teil der Blut-Hirn-Schranke (schützt Gehirn vor Eindringen von Schadstoffen)
• Vermitteln Immunantwort im ZNS, da Immunzellen aus restlichem Körper nicht ins Gehirn können)

1. Neurone (Kirschen)

• elektrisch erregbare Zellen
• Informationsverarbeitung, -leitung, -speicherung

2. Gliazellen (Teig)

• stützen und ernähren Neurone
• isolieren Teile der Neurone (Myelinscheide)
• Beeinflussen neuronale Informationsübertragung
• zahlenmäßig deutlich mehr Glia als Neurone, Neurone sind aber größer

• Salze bestehen aus Ionen (z.B. Natriumchlorid), unser Körper besteht aus wässriger Salzlösung, in der Ionen sich frei bewegen können, Ladung also frei fließen kann.
• Zellmembranen sind aber für Ionen meist undurchlässig, weshalb es Kanäle braucht.
• Ionen folgen nicht nur dem Konzentrationsgradienten, sondern auch dem el. potential. Ihre Bewegung hängt immer von zwei Kräften ab!
• Positiv geladene Ionen = Kationen
• Negative= Anionen

• Ist die Konzentration an geladenen Teilchen innerhalb und außerhalb einer Zelle genau gleich und ist auch die Konzentration der einzelnen Teilchen Arten innerhalb und außerhalb der Zelle genau gleich, dann gibt es keinen Konzentrationsgradienten und keinen el. Gradienten. Es besteht also ein el. und chemisches Gleichgewicht.
• Entfernt man nun ein bspw. positiv geladenes KaliumTeilchen durch einen Kanal aus dem Zellinneren, dann ist im Extrazellulärraum eine höhere Kaliumkonzentration als innen und außen sind mehr positiv geladene Teilchen, es ensteht ein elektro-chemischer Gradient, also ein elektrisches und chemisches Ungleichgewicht.
• Gemessen wird das Ruhemembranpotential an einer relativen Skala. Ladung der Extrazellulärflüssigkeit wird als Nullpunkt festgelegt und Ladung der Intrazellulärflüssigkeit wird dadurch bestimmt, inwieweit sie abweicht (sh. Folie: -2)

• A- nur innen, kann gar nicht durch Membran
• Kalium mehr innen, kann aber durch Membran seinem Konzentrationsgradienten nach außen folgen, daher wird innen Ladung negativer, weil positives Kalium abhaut.
• Ca2+ ist nur einmal außen
• Na+ ist mehr außen
• Cl ist auch mehr außen.

Da es ein negatives membranpotential is, zieht es die positiv geladenen Kationen an, in die Zelle hinein.

• Das Membranpotential ist der Unterschied in der el. Ladung zw. Intra- und Extrazellulärseite der Zellmembran.
• Wenn ein Neuron kein Signal weiterleitet ruht es. Die in diesem Zustand gemessene Spannungsdifferenz zwischen Innern und Außenseite der Membran ist das Ruhemembranpotential.
• Das Ruhemembranpotential ist so definiert, dass außen =0 und die Innenseite ist die Differenz dazu.
• Das Ruhepotential entsteht durch eine unterschiedliche Konzentration an geladenen Teilchen / Ionen auf den beiden Seiten der Membran.
• Durchschnittliches Ruhemembranpotential einer menschl. Nervenzelle beträgt ca. -65 mV.
• In Neuronen kann sich Potential sehr stark ändern.

• Sensorische Neurone (leiten Infos über äußere oder innere Reize zum ZNS weiter, beginnen also außerhalb des ZNS und ziehen hinein).
• Interneurone (liegen vollständig im ZNS und verbinden Neurone miteinander)
• efferente Neurone (beginnen im ZNS und leiten Signale nach außen weiter, z.B an Muskeln, Organe, drüsen,...