Variante 2: vom Bild zum Text

Die Axone der Nervenzellen leiten Informationen verschlüsselt in Form von elektrischen Impulsen weiter, den Aktionspotentialen. Dabei verändern sich die Spannungsverhältnisse an der Axonmembran stets in typischer Art und Weise. In der Axonmembran befinden sich neben den dauerhaft geöffneten K+-Tunnelproteinen spannungsgesteuerte Natriumionen- und Kaliumionen-Kanäle, d. h. sie öffnen ab einem kanaltyp-spezifischen Spannungswert (Schwellenspannung) für kurze Zeit und schließen sich wieder automatisch. Aktionspotentiale laufen stets gleich ab.

Im elektrophysiologischen Labor kann man ein Axon künstlich reizen und beobachten (intrazelluläre Reizelektrode, vgl. Messung Ruhepotential). Dazu sticht man mit einer feinen, offenen Glaskapillar-Elektrode ins Axon ein. Aus ihr kann man gezielt Ionen (Kationen oder Anionen) austreten lassen.

Abbildung 1 zeigt die Spannungsverhältnisse an einer Axonmembran bei drei Reizsituationen (A – C).

Abb. 1 : Membranspannung in drei Reizsituationen A - C ^[1]

1. Beschreiben Sie den Spannungsverlauf an der Axonmembran in den Reizsituationen A – C. Gliedern Sie Ihre Beschreibung mit Hilfe der Phasen-Angaben 1 – 6.
2. Erklären Sie die Abläufe an der Axonmembran in Reizsituation C auf molekularer Ebene (Ionen, Kanäle) in den Phasen 1 – 6.
3. „Wird die Schwellenspannung erreicht, läuft ein Aktionspotential nach der Alles-oder-Nichts-Regel ab.“ Erklären Sie das Schülerzitat.
4. „Am Ende des Aktionspotentials erreicht die Membranspannung wieder das Niveau des Ruhepotentials. Die Na+-K+-Pumpe stellt die ursprüngliche Ionenverteilung wieder her.“ Erklären Sie dieses Zitat aus einer Klausur.

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