Intra- und extrazelluläre Ionenkonzentrationen

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Lieselotte Brandt
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1 Neurophysiologie

2 Neurophysiologie

3 Intra- und extrazelluläre Ionenkonzentrationen intrazellulär extrazellulär Na K Ca Cl HCO große Anionen

4 Die Na/K-ATPase EZ Na,, K IZ Na, K Na + /K + -ATPase: Export: 3 Na + Import: 2K +

5 Aufbau der Zellmembran

6 Aufbau der Zellmembran

7 Aufbau der Zellmembran

8 Ruhemembranpotential in Gliazellen

9 Die Entstehung des Ruhemembranpotentials EZ + = 0 IZ Konz.- Konz.- elektr.- Gradient Gradient Potential Differenz

10 Wichtige Fakten Die Elektronegativität auf der Seite der hohen [K + ] zieht K + genauso stark in die Zelle, wie die hohe intrazelluläre [K + ] K + hinaustreibt Nach Erreichen des Gleichgewichts fließt kein Nettostrom t (Nullstrom- bzw. Gleichgewichtspotential) i ht t ti l) (Kein Nettoausstrom von K + aus der Zelle) Elektroneutralität ist in keinem der Kompartimente nennenswert gestört (Anzahl der Kationen = Anzahl der Anionen) (Keine nennenswerte Ladungstrennung) Allein die ungleiche Verteilung von K + -Ionen führt zu einer Ladungsverzerrung in den Kaliumkanälen und in unmittelbarer Nähe der Membran

11 Ladungsverzerrung Ruhemembranpotentials Erforderliche Ladung bei 60 mv: 6 30*10 6 Ionen Gesamtzahl der Ionen im Zytolasma: mal größer 1.5*10 13

12 Ruhemembranpotential Eine Membran mit Ionenkanälen für eine Ionenspezies erzeugt ein Potential, das dem Konzentrationsgradienten dieses Ions über der Membran entspricht (Gleichgewichtspotential, Nullstrompotential) Bei vorgegebenem Konzentrationsgradienten (Na + /K + - ATPase) entwickelt sich ein genau definiertes Potential

13 Die Nernstgleichung bei 37 C, Umformung in dekadischen Logarithmus und einwertigem Kation:

14 Zelle im Ruhezustand

15 Variation der extrazellulären Kaliumkonzentration

16 Variation der extrazellulären Kaliumkonzentration

17 Ruhemembranpotential in Nervenzellen

18 Neuron: Variation der extrazellulären Kaliumkonzentration

19 Gleichgewichtspotential für Natrium

20 Ruhemembranpotential in Nervenzellen

21 GGW der Na + /K+-permeablen Membran I Na = I K E Na *C Na = E K *C K C: Leitfähigkeit, E: Elektromotorische Kraft Na + /K + -ATPase hält Na + und K + Konzentrationen aufrecht Export: 3 Na + Import: 2K +

22 Triebkraft für Ionenströme Elektromotorische Kraft: Differenz aus aktuellem Membranpotential (E m ) und Gleichgewichts Potential (E x x) ): E = E m -E x

23 Chlorid Leitfähigkeit Zelle ohne mit Chlorid-Pumpe: Chlorid Konzentrationsgradient verteilt sich passiv für entsprechend Chlorid wird durch dem die Pumpe Ruhemembranpotential vorgegeben: Chlorid trägt so zum Membranpotential bei

24 Das Aktionspotential

25 Auslösung eines Aktionspotentials

26 Auslösung eines Aktionspotentials

27 Auslösung eines Aktionspotentials

28 Auslösung eines Aktionspotentials

29 Membranleitfähigkeit

30 Nobelpreis für Medizin: 1963 Alan Lloyd Hodgkin Andrew Fielding Huxley

32 Untersuchungen von Tintenfisch-Axonen

33 Ionenströme in Tintenfisch-Axonen

34 Untersuchungen von Tintenfisch-Axonen

35 Ionenströme in Tintenfisch-Axonen

36 Die Refraktärzeit

37 Zustände von Natriumkanälen

38 Passive Membraneigenschaften Einfache kugelförmige Zelle

39 Fortleitung des Aktionspotentials

40 Axon Passive Membraneigenschaften

41 Fortleitung des Aktionspotentials

42 Saltatorische Erregungsleitung Geschwindigkeit der Aktionspotential Fortleitung ist direkt proportional zum Axondurchmesser indirekt proportional zur Membrankapazität indirekt proportional zum Längswiderstand des Axons

43 Markscheiden Verlust bei der Multiplen Sklerose Konsequenzen: Membrankapazität nimmt zu Membranwiderstand nimmt ab

44 Ausblick Pathophysiologie: MS

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