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Lösungsvorschläge


1. Aktionspotential:

 

Wert des Ruhepotentials (-70 mV)

 

Depolarisation

Leichte Depolarisation

 

 

Erreichen der Schwellenspannung (-55 mV)

 

 

Öffnen von spannungsgesteuerten Natriumionen-Kanälen

 

 

Einstrom von Natriumionen ins Axoninnere

 

 

Schnelle starke Depolarisation (bis +40 mV)

 

 

Schließen der Natriumionen-Kanäle

 

 

Kein weiterer Natriumioneneinstrom

Repolarisation           

 

Öffnen von spannungsgesteuerten Kaliumionen-Kanälen

 

 

Ausstrom von Kaliumionen nach außen

 

 

Schnelle starke Repolarisation

Hyperpolarisation

 

Schließen der spannungsgesteuertenKaliumionen-Kanäle (bei -90 mV)

 

 

Kein weiterer Kaliumioneneinstrom

Ruhepotential

 

Erreichen des Ruhepotentialwerts

 

 

Natrium-Kalium-Pumpen aktiv

 

 

Ionenverteilung des Ruhepotentials


2. Nach einem Aktionspotential befinden sich innen mehr Natriumionen und außen mehr Kaliumionen als im Ausgangszustand. Natrium-Kalium-Pumpen in der Axonmembran transportieren Natriumionen nach außen und Kaliumionen nach innen und stellen damit die ursprüngliche Ionenverteilung (innen: viel Kaliumionen, außen: viel Natriumionen) wieder her. Dies läuft unter Aufwendung von Energie in Form von ATP ab.

3. Alles-oder-Nichts-Regel :

Reizsituation C: Wird durch eine geringfügige Depolarisation der Spannungswert so positiv, dass das Schwellenpotential von -55 mV erreicht wird (überschwelliger Reiz), so öffnen die spannungsgesteuerten Natriumionen-Kanäle in der Axonmembran in großer Zahl und es kommt zum Einstrom von Natriumionen in großem Umfang. Reizsituation A und B: Wird durch eine geringfügige Depolarisation der Spannungswert zwar positiver, aber das Schwellenpotential von -55 mV nicht erreicht (unterschwelliger Reiz), so öffnen die spannungsgesteuerten Natriumionen-Kanäle in der Axonmembran nicht und es kommt nicht zum massenhaften Einstrom von Natriumionen. Die geringfügige Depolarisation klingt mit der Zeit ab. Entweder wird also die Schwellenspannung durch Depolarisation erreicht bzw. überschritten und es wird ein typisches Aktionspotential (=“Alles“) ausgebildet oder die Schwellenspannung wird nicht erreicht und es wird kein Aktionspotential (=“Nichts“) ausgebildet.

 

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