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Diese Seite ist Teil einer Ma­te­ria­li­en­samm­lung zum Bil­dungs­plan 2004: Grund­la­gen der Kom­pe­tenz­ori­en­tie­rung. Bitte be­ach­ten Sie, dass der Bil­dungs­plan fort­ge­schrie­ben wurde.


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).

Membranspannung

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.

[1] Ver­än­dert nach: http://​com­mons.​wi­ki­me­dia.​org/​wiki/​File:​Akt​ions​pote​ntia​l.​svg (GNU-Li­zenz – Free Do­cu­men­ta­ti­on Li­cen­se Ver­si­on 1.2 und CC-Li­zenz 3.0 un­por­tet; ent­nom­men am 08.10.2013, 16:00)

 

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