Aktionspotential

Wissenschaft Biologie
#1

Hallo Leute,

ich habe in 2 Wochen meine mündliche Bio Abiprüfung und bereite mich so langsam vor. Nun machen mir die Nervenzellen etwas Mühe.
Genauer gesagt ist es nur eine einzige Frage.

Ich habe in meinem Buch gelesen, dass bei dem Ruhezustand des Aktionspotentials die Natrium und Kalium kanäle geschlossen sind.
Nun dachte ich aber, dass bei dem Ruhepotential die mebran gut für kalium ionen durchlässig ist!

ich verstehe es nicht.
wieso sind diese kanäle denn auf einmal geschlossen, wenn die kalium ionen doch einfach diffundieren können.
is ja immerhin ein ruhepotential.

liebe grüße

#2

Hallo,

Ich habe in meinem Buch gelesen, dass bei dem Ruhezustand des
Aktionspotentials die Natrium und Kalium kanäle geschlossen
sind.

Könntest du einmal genau diese Formulierung aus deinem Buch (mit noch etwas Zusammenhang vorher und nachher) hier hinschreiben?
Vielleicht kommen dir nur einige Begriffe durcheinander.

MfG

watergolf

#3

bitte mit Quellenangabe
Hi,

wenn aus dem Buch zitiert wird, dann bitte bitte mit ausführlicher Quellenangabe. Das wird hier leider sehr oft vergessen.

Gruß
Cess

#4

Hallo!

wenn aus dem Buch zitiert wird, dann bitte bitte mit
ausführlicher Quellenangabe.

Was ist eine „ausführliche Quellenangabe“?
Reichen Titel, Autor, Auflage und ISBN?
Oder muss man noch Verlag, Ort und Erscheinungsjahr mitzitieren?

Ich zitiere immer mit Titel, Autor, Auflage und ISBN, aber teilweise habe ich den Eindruck, das Seitenzahl+ISBN-Amazon-Link eigentlich reichen müßten.

Viele Grüße!
Ph.

#5

Hallo Sunbell,

das Ruhepotential liegt bei Nervenzellen mit -70mV ziemlich nah am Gleichgewichtspotential von K+ Ionen. Damit dieses Gleichgewichtspotential überhaupt entsteht muss es offene- bzw. leitfähige Kaliumkanäle geben. In der Membran existieren wenige Kanäle, die nicht spannungsgesteuert sind, d.h. mehr oder weniger immer offen sind. Die haben auch Namen (Einwärtsgleichrichter-Kaliumkanal und 2-P-Domänen-Kaliumkanäle), sind selektiv für Kalium und Faktoren wie Potentialdifferenz und Konzentrationsgradient bestimmen den Ionenstrom durch die Kanäle. Diese Arten der Kanäle sind selten, denn man muss sich immer vor Augen halten, das die fließenden Ionenströme sehr gering sind, aber weil die Zellmembran so klein ist sind die Spannungseffekte hoch.
Wenn sich jetzt das Membranpotential ändert und es zu einer Depolarisation der Zelle kommt öffnen sich die spannungsgesteuerten Kaliumkanäle (die ungleich häufiger sind) und später durch positive Rückkopplung die Natriumkanäle (auch spannungsgesteuert).
Ich glaub da lag dein Unverständnis: es gibt spannungsgesteuerte Kanäle und solche, die nicht spannungsgesteuert sind. Es sind also nicht dieselben Arten von Kanälen, von denen du gelesen hast.

LG Steff

#6

Nachtrag
Was ich noch sagen wollte: ich hab mich ja auch mal auf mein Bioabi vorbereitet und rückblickend muss ich sagen, dass klassische Schullehrbücher, auch für das Gymnasium, ziemlich oberflächlich und mitunter auch einfach falsch sind. Da werden z.T. irgendwelche Fakten ins Feld geworfen, die entweder aus dem Zusammenhang gerissen sind oder nicht näher erläutert werden. Wenn du dich wirklich gut auf deine Prüfung vorbereiten willst, gerade bei Themen wie Sinnes- und Neurophysiologie empfehle ich dir „Grundstudium Biologie: Zoologie“ von Katharina Munk. Der Band ist als Grundlage wirklich gut gelungen und ich finde, auch vom Schülerniveau her betrachtet, sehr leicht verständlich und nicht zu sehr ins Detail. Vielleicht habt ihr den ja in der Bibliothek oder es gibt eine Unibibliothek in eurer Nähe. Zur Not kann man den auch günstig gebraucht kaufen…

LG Steff

#7

Hi,

Was ist eine „ausführliche Quellenangabe“?
Reichen Titel, Autor, Auflage und ISBN?
Oder muss man noch Verlag, Ort und Erscheinungsjahr
mitzitieren?

sorry, das war ungenau - ich wollte nur ein „aus dem Pschyrembel“ oder Ähnliches verhindern …

Titel und Autor reichen eigentlich aus, die Auflage dazu ist nicht schlecht. ISBN muss nicht sein.

Bei Online-Quellen reicht der direkte Link zur Quelle.

Gruß
Cess

#8

Hallo!

Was ich noch sagen wollte: ich hab mich ja auch mal auf mein
Bioabi vorbereitet und rückblickend muss ich sagen, dass
klassische Schullehrbücher, auch für das Gymnasium, ziemlich
oberflächlich und mitunter auch einfach falsch sind.

Ich weiß nicht, welches Schulbuch Du hattest, aber über die beiden Standardbücher (Linder und Cornelsen) würde ich das nicht sagen. Auch die Grüne Reihe von Schroedel ist ausgezeichnet.

Was Du als „oberflächlich“ bezeichnest, ist mitunter einfach die „didaktische Reduktion“. Die ist notwendig, weil Schüler vorher noch nie mit bestimmten Themen in Berührung kamen, und weil der Stoff - auch so schon! - kaum in zwei Jahren bis zum Abitur verarbeitet werden kann. So wird zum Beispiel in der Sinnesphysiologie oft die Adenylat-Cyclase direkt vom Rezeptor aktiviert und das G-Protein wird unterschlagen. Es ist halt so schon kompliziert genug und um das Prinzip der Signaltransduktion zu verstehen, braucht man nicht jedes beteiligte Molekül kennen. Man verliert sich sonst sehr schnell im Detail.

Ich würde daher dringend davon abraten nur echte Lehrbücher für die Vorbereitung aufs Abi zu verwenden. Immerhin kann man nur aus den Schulbüchern ablesen, was prüfungsrelevant sein könnte.

Michael.

PS: Deine Erklärung des K-Sickerstroms war ausgezeichnet. * dafür!

#9

Hallöchen,

so jetzt finde ich mal wieder Zeit euch zu antworten.

also das 1. exemplar: http://www.schroedel.de/suche/artikelansicht.xtp?id=…
Zum Ruhepotential steht dies:
,[…] Die Membran des Neurons ist im Ruhezustand gut für Kalium- und Chlorid- Ionen durchlässig, schwer hingegen[…]"

http://www.amazon.de/Biologie-heute-S-II-Neubearbeit…
(jedoch besitze ich die version von 1998)
,[…]daß Kaliumionen von innen nach außen diffundieren[…]"

jetzt nun meine Frage…in der prüfung, wenn das thema dran kommt…muss ich auch die durchlässigkeit der chlroidionen erwähnen? eigentlich dachte ich ja, dass die auf grund ihrer ladung nicht durch die biomembran können.

ok nun zum Aktionspotential:

http://www.schroedel.de/suche/artikelansicht.xtp?id=…
,[…]Durch einen überschwelligen Reiz verändern natrium- und Kalium- kanal- Proteine in Abhängigkeit vond er Spannung ihre raumstruktur. die kanäle sind mit toren ausgestattet, die je nach potentialzustand geöffnet oder geschlossen werden. Jeder natrium-Kanal besitzt an der Membranaußenseite ein abktivierungstor und auf der innenseite ein inaktivierungstor. die kalium-kanäle besitzen nur ein spannungsgesteuertes Tor. Dieses ist im Ruhezustand geschlossen.[…]"

ich dachte eigentlich, dass ich das ruhepotential verstanden hab, aber wieso sind die kalium-tore beim ruhezustand (zumindest nach dem Buch) geschlossen? laut dem ruhepotential ist die membran gut für kalium-ionen durchlässig und diffundieren so von innen nach außen!
oder gibt es da etwa einen unterschied zu den poren und kanälen der kalium-ionen.
vielleicht bring ich auch etwas durcheinander…

auf dieser internetseite:
http://www.maxlothar.de/Aktionspotential.jpg
sind die natrium- und kalium kanäle auch geschlossen!

ich hoffe meine quellenangaben reichen euch erstmal, sonst kann ich die seite der bücher auch abscannen :wink:

liebe grüße

#10

Hallo!

Wäre das nicht ein Thema für eine FAQ, die man verlinken könnte?
Also, korrektes zitieren bei W-W-W, bzw. im Internet und evtl. noch in Hausarbeiten/wissenschaftlichen Arbeiten.

Mal schnell runtergeschrieben:

"Wie zitiere ich korrekt? Bei W-W-W und in wissenschaftlichen Arbeiten.

Titel und Autor reichen aus, die Auflage dazu ist wünschenswert, aber nicht
unbedingt erforderlich. ISBN muss nicht sein, man kann aber mit „ISBN:“
direkt auf das Buch bei Amazon verlinken.

Bei Online-Quellen reicht der direkte Link zur Quelle.

In wissenschaftlichen Arbeiten zitiert man üblicherweise aus Büchern unter Angabe von Autor, Verlag, Auflage, Erscheingungsjahr, Verlagsstandort, ISBN (10 oder 13), Seite.
Aus Fachzeitschriften zitiert man üblicherweise unter Nennung von Autor(en), Veröffentlichungsjahr, Artikeltitel, Zeitschriftenname, Ausgabe, Seitenzahl.

Da korrekte Zitation immer ein bisschen vom Fach und auch vom Korrektor abhängt, schaut man sich im Zweifelsfalle am besten die Vorschriften entweder des Lehrers oder Dozenten an, bzw. schaut in seine eigenen Veröffentlichungen.
Alternativ kann man sich auch die zitierweise von Veröffentlichungen und Büchern des jeweiligen Faches ansehen."

Viele Grüße!
Ph.

#11

Bitteschön, das jibbet schon:

[FAQ:2122]

Zukünftig werde ich direkt darauf verlinken, ich habs wohl etwas kompliziert gemacht …

Gruß
Cess

PS Ich schließ jetzt hier mal wegen offtopics ab.

#12

Hallo,

so jetzt finde ich mal wieder Zeit euch zu antworten.

das ist schön, daß du Zeit findest uns zu antworten.

Dank der Quellenangaben glaube ich nun deine Schwierigkeit zu begreifen.
In einer „normalen“ Säugerzelle - und auch in erregbaren Zellen (nur Nerven- und Muskelzellen) - gibt es Kalium- und Natriumkanäle.
Das sind sog. passive Ionenkanäle mit aquatischen Poren auf der Basis spezieller, membrandurchspannender Proteine. Einige lassen nur Na+ passieren, andere sind selektiv für K+ andere selektiv für Cl-.
K+ diffundiert entlang seines Konzentrationsgradienten ständig aus der Zelle und Na+ hinein.
Sieh dir einmal die Konzentrationen von K+, Na+ und Cl- in der intra- und extrazellulären Flüssigkeit an.
Mit der Zeit würde diese konzentrationsbedingte Diffusion den Ionengradienten verringern und irgendwann ganz verschwinden lassen.
Das wird durch die energieverbrauchende Natium-Kaliumpumpe verhindert, die versucht die Konzentrationen von K+ und Na+ im Innenraum der Zelle aufrecht zu erhalten.
Die durch die Ladungstrennung bedingte Potentialdifferenz wird bei „normalen“ Zellen als Membranpotential und bei einem ungereizten Neuron als Ruhepotential bezeichnet.
Bis hierher zum Thema Ruhepotential.
Nun zu den erregbaren Zellen.
Bei den erregbaren Zellen kommen noch spezielle sog. „spannungsgesteuerte (bzw. spannungsabhängige) Ionenkanäle“ in der Plasmamembran hinzu. Diese Kanäle sind mit Toren ausgestattet.

In dem von dir angegebenen Bild aus dem Buch: Campbell/Reece „Biologie“, 6. Aufl. 2004

http://www.maxlothar.de/Aktionspotential.jpg

sind als Erklärung leider verkürzt (aus Platzgründen?) „Natriumkanäle“ und „Kaliumkanäle“ genannt.
Ich habe das Buch: Campbell „Biologie“ 1997. Da findet man die ähnliche Abbildung. Auf einem der Einzelbilder wird ebenfalls verkürzt: „Natriumkanal“ bzw. „Kaliumkanal“ geschrieben.
In der Legende zur Abbildung des Campbell von 1997 - und auch im Text - wird mehrmals und verständlich mit „spannungsgesteuerten Natrium- und Kaliumkanäle“ auf die spezielle Art dieser Kanäle und ihrer Funktion bei der Ausbildung des Aktionspotentials zur Reizerkennung und Reizweiterleitung hingewiesen.

Verkürzt könnte man in der Bio Abiprüfung vielleicht sagen, daß in der Plasmamembran aller Säugerzellen passive Ionenkanäle und Na-K-Pumpen eingelassen sind, jedoch bei den Nerven- und Muskelzellen noch gesteuerte Ionenkanäle dazukommen.

Viel Erfolg, du hast ja noch zwei Wochen Galgenfrist.

watergolf

#13

Hallo Sunbell: Meine Antworten zu deinen Fragen stammen aus "Nelson-Cox; Lehninger Biochemie, 4. Aufl., 2009, S, 521:
Zu unterscheiden ist meiner Ansicht nach zwischen passiver Diffusion von Ionen über eine Membran (Konzentrationsgradient, langsam) und aktivem Ionentransport (schnell) über einen in die Membran eingebauten Ionenkanal, was meistens einen Energieaufwand (Licht, ATP, oder Oxydationsreaktion) erfordert. Beim passiven Transport (Diffusion) werden die transportierten Substanzen (Ionen etc.) immer in Richtung ihres elektrochemischen Gradienten befördert und reichern sich nur solange an bis das Konzentrationsgleichgewicht erreicht ist.

Zum Ruhepotential steht dies:
,[…] Die Membran des Neurons ist im Ruhezustand gut für
Kalium- und Chlorid- Ionen durchlässig, schwer hingegen[…]"
,[…]daß Kaliumionen von innen nach außen diffundieren[…]"

Nun zum Thema Chlorid-Ionen:
…in der prüfung, …muss ich auch die durchlässigkeit der chloridionen erwähnen? eigentlich dachte ich ja, dass die auf grund ihrer ladung nicht durch die biomembran können.
Der Mensch verfügt über einen Chlorid-Hydrogencarbonat-Austauscher (CHCA), ein in die Zellmembran eingebautes Protein das die Zellmembran mindestens 12 mal durchspannt. Das CHCA cotransportiert z.B. bei den Erythrozyten gleichzeitig HCO3- aus dem Erythrozyt und Cl- in (Antiport)den Erythrozyten. Durch den gleichzeitigen (Cotransport), gegenläufigen (Antiport) Austausch von HCO3- gegen Cl- ist der Vorgang energieneutral. CHCA erhöht die Austauschgeschwindigkeit des HCO3-/Cl- Transportes über die Erythrozyten-Membran um Faktor über eine Million. Das menschliche Genom verfügt über 3 Gene für 3 eng verwandte CHCA-Austauscher, die alle die gleiche Transmembrantopologie besitzen. Erythrozyten (AE1-Transporter), Leber (AE2-Transporter), AE3-Transporter finden sich in der Plasmamembran des Gehirns, Herzens und in der Netzhaut. In Pflanzen und Mikroorganismen finden sich ähnliche CHCA-Anionenaustauscher.

ok nun zum Aktionspotential:
ich dachte eigentlich, dass ich das ruhepotential verstanden
hab, aber wieso sind die kalium-tore beim ruhezustand
(zumindest nach dem Buch) geschlossen? laut dem ruhepotential
ist die membran gut für kalium-ionen durchlässig und
diffundieren so von innen nach außen!
oder gibt es da etwa einen unterschied zu den poren und
kanälen der kalium-ionen.
vielleicht bring ich auch etwas durcheinander…

Wenn Du den obigen Text begriffen hast, löst sich auch diese Frage.
Viel Spass beim sehr Fakten-reichen Thema Ionenkanäle. Gruss. Paul

#14

Hallo,

ich arbeite mit Nervenzellen und habe schon zigtausende Aktionspotentiale und dergleichen gemessen.
Deine Frage ist ganz einfach zu beantworten.

wieso sind diese kanäle denn auf einmal geschlossen, wenn die
kalium ionen doch einfach diffundieren können.
is ja immerhin ein ruhepotential.

Es gibt viele verschiedene Kaliumkanäle mit ganz unterschiedlichen Eigenschaften. Wichtig für dieses Thema ist die Eigenschaft „Spannungsabhängigkeit“. Das Ruhemembranpotential wird von Kaliumkanälen bestimmt (im wesentlichen), die keine Depolarisation zur Öffnung brauchen, die also in Ruhe offen sind.
Während des Aktionspotentials öffnen sich spannungsgesteuerte Kaliumkanäle, die eine Depolarisation brauchen, um sich zu öffnen.

Es sind einfach verschiedene Arten von Kanälen.

Gruß,
Dendrite