BIOLOGIE. K + Na + Cl - A - Thema: Ruhepotential 1. außen. innen. 0 mvolt. Fiktiver Ausgangszustand

Transkript

1 Ruhepoenial 1 A - 0,001 µm 2 0,001 µm 3 0,001 µm 3 0 mvol Fikiver Ausgangszusand 1. Um die Ionenwanderungen an einer Nervenzellmembran anschaulicher verfolgen zu können, sellen wir uns einen winzigen Ausschni exrem vergrößer dar. Das jeweilige Volumen / beräg 0,001 µm 3. Die Membran zwischen beiden Bereichen ha eine Fläche von 0,001 µm 2. (In diesem Maßsab können wir die Ionen in Sückzahl angeben.) 2. Wir gehen von der Annahme aus, dass die Membran für Ionen beliebig durchlässig sei. Dann sind sie nach einiger Zei gleichmäßig auf beide Seien vereil. 3. Die mi A- bezeichneen Ionen sind an größere Moleküle (z.b. Proeine) gebunden. Sie können die Zellmembran nich passieren. Beide Seien sind elekrisch neural (gleichviele posiive und negaive Ionen). Das Volmeer zeig 0 Vol.

2 Ruhepoenial 2 0 Ionenpumpe ATP 1 0 mvol Arbei der Ionenpumpe 1. Die Ionenpumpe ausch im Wesenlichen Kalium gegen Nariumionen aus. Insgesam bedeue dies, dass sich innerhalb und außerhalb der Nervenzelle verschiedene Konzenraionen der Teilchen befinden. 2. Dabei sind zunächs jeweils und die posiiven und negaiven Ladungen im Gleichgewich. 3. Die Ionenpumpe arbeie uner Verbrauch von ATP. In einer Nervenzelle wird eine Kaliumionenkonzenraion von 160 mmol/l gemessen. Das sind 0,16. 6, Teilchen pro Lier. Sellen Sie die Beziehung zwischen der Konzenraionsangabe in mmol/l und der in der Abbildung verwendeen Sückzahl her. Wie groß is die Konzenraion der anderen Ionen?

3 Ruhepoenial mvol Diffusion verschieb Ladungen 1. Durch Poren in der Zellmembran können die (im hydraisieren Zusand) kleineren -Ionen vom Or hoher () zum Or niedriger Konzenraion () wandern. Dies ensprich den Gesezen der Diffusion. 2. Die anderen Ionen können wegen ihrer Größe die Zellmembran nich oder nur in geringer Menge durchdringen. Die Permeabiliä beräg für 1,00 (=100 %), für nur 0,04 (= 4 %). 3. Auf Grund des Konzenraionsgefälles komm es zu einer Ladungsverschiebung. Posiive Ionen gehen nach, negaive Ionen können die Ladungen nich ausgleichen. Die Trennung der Ladungen erzeug die Spannung, die als Ruhepoenial der Nervenzelle bezeichne wird. Informieren Sie sich über Ionendurchmesser und Hydraaion.

4 Akionspoenial A mvol - Influx 1. Die porenbildenden Proeine in der Zellmembran verändern sich in Abhängigkei von der anliegenden Spannung. Durch Sörungen kann es zu einem geringen Spannungsabfall (z.b. auf -65 mv) kommen. Dadurch beding weien sich die Poren. Jez können -Ionen (einerseis beding durch das Konzenraionsgefälle, andererseis durch einen Überschuss posiiver Ionen nach wandern. 2. Die Membranspannung fäll auf 0 mv (Kurzschluss) und seig geringfügig auf +30 mv. Die Porenweie geh wieder auf Normalwere zurück. 3. Die eingeflossenen -Ionen sind gefangen. Ordnen Sie der Spannungskurve (rechs) die Begriffe Ruhepoenial, Sörung, Depolarisaion, -Influx zu. mvol

5 Akionspoenial mvol Repolarisaion 1. Sofor sez ein -Efflux ein. und bau das Ruhepoenial wieder auf. Dazu können jez 8 -Ionen von nach wandern, um das Ruhepoenial wieder auf -90 mv zu bringen. 2. Kurzfrisig wandern ein bis zwei -Ionen zuviel nach. Es komm zu einer Hyperpolarisierung (ca mv). Diese überschüssigen -Ionen gehen wieder zurück. 1. Ordnen Sie der Spannungskurve (rechs) die Begriffe Repolarisaion, Hyperpolarisaion, gedämpfe Schwingung, Ruhepoenial zu. 2. Worauf weisen gedämpfe Schwingungen in der Regelechnik hin? mvol