Juliane Voigt

Nervenzelle und Aufbau eines Nervs

Einzelne Nervenzelle:

Durchmesser von etwa 5-100µm

Zelle gliedert sich in:

• informationsaufnehmenden Teil: Dendriten = Verästelung; Soma = Zellkörper
   
• informationsleitender Teil: Axon oder Neuriten und die umgebenden
   
• Schwannschen Zellen (bes. Form der Gliazellen)
   
• informationsabgebender Teil:
   

 

Nerv-Nerv-Verbindung:

Synapse mit unterschiedlichen Überträgerstoffe

Nerv-Muskel-Verbindung: motor. Endplatte

• Axonendigung: Vesikel (kleine, bläschenförmige Gebilde - wahrscheinlich
   
• vom Golgi-Apperat gebildet) -> Ersatz für die im ständigen ,,Recycling"
   
• verbrauchten Transmitter dienen

Folgende Teil der Nervenzelle erkennbar:

• auf den Dendriten (zahlreich, verästelt) enden versch. erregende und hemmende Synapsen vorgeschalteter Nerven-  und Sinneszellen
   
• Zellkörper - enthält den Zellkern, Nissl-Schollen (bes. Form des endoplasmatischen Reticulums)
   
• Axon: langer, meist unverästelter Fortsatz der Nervenzelle (falls Verästelungen vorhanden, heißen dies Kollaterale)

Nerv: Bündel vieler Dutzend Nervenfasern

• markhaltige Nervenfasern: von einer Myelinscheiden (aufgebaut durch die Schwannschen Zellen) und den Schwannschen Zellen umgeben
   
• Mark- und Myelinscheide bei markhaltigen Nervenfasern durch Ranviersche Schnürringe unterbrochen
   
• Marklose Nervenfasern: von Schwannschen Zellen umgeben, keine Schnürringe
   
• marklose und markhaltige NF unterscheiden sich in ihrer Leitungsgeschwindigkeit; beide Fasertypen können in einem Nerv vorkommen

Ruhepotential - Natriumleckstrom - Natrium-Kalium-Pumpe

• für eine best. Nervenfaser hat das Ruhepotential immer den gleichen Wert

Ionentheorie:

Ruhepotential entsteht durch die unterschiedliche Diffusion von Ionen

• Zelleninneres: Kaliumionen und organ. Anionen; Außenmedium: Natrium- und Chloridionen
   
• > Zellmembran ist für K⁺ und Cl^- permeabel, schlecht permeabel für Na⁺, impermeabel für Anionen => selektive Permeabilität

Erklärung:

• Zellmembran besitzt Kanäle für Kaliumionen und Natriumionen
   
• Kaliumkanäle normalerweise ständig offen
   
• alle Natriumkanäle sind im Ruhezustand geschlossen
   
• Kaliumionen: können entsprechend dem Konzentrat.- Gefälle von innen nach außen durch die Kanäle diffundieren
   
• innen: negative organ. Anionen bleiben zurück -> Ladung - Membranaußenseite: positiv; Membraninnenseite: negativ
   
• je mehr Kaliumionen nach außen wandern, desto ist der Ladungsunterschied
   
• K-Ionen werden zwar v. Konz.- Druck gegen die pos. Ladung nach außen gedrängt, aber auch von der neg. Ladung auf der Innenseite zurückgezogen
   
• Gleichgewichtszustand: es wandern genauso viele K-Ionen nach außen wie nach innen -> dabei herrschende Potentialdifferenz ist das Ruhepotential

• Membran ist nicht absolut undurchlässig für Na-Ionen - können in geringem Maße durch die ständig offenen Kaliumkanäle in das Zellinnere gelangen > Natriumleckstrom
   
• d. pos. geladenen Na-Ionen würden allmählich die neg. Ladung der Membraninnenseite aufheben <-> deshalb in der Membran: best. Proteinmoleküle (ATP - danach in ADP und P gespalten) - pumpen unter Energieaufwand die Na-Ionen nach außen; gleichzeitig werden K-Ionen nach innen gepumpt -> Energieaufwand wird geringer, weil nur noch das Konzentrat.-Gefälle überwunden werden muss <-> für die pos. Na-Ionen gelangen nämlich pos. K-Ionen nach innen
   
• -> Natrium-Kalium-Pumpe: sorgt dafür, dass das spezifische Ruhepotential der Zelle konstant bleibt
   
•  Na-K-Pumpe erzeugt und erhält die gr. Konzentrat.-Unterschiede der Kationen auf beiden Seiten der Membran

Aktionspotential

(a) Depolarisation und Potentialumkehr

• überschwelliger Reiz -> erste Depolarisation der Membran -> plötzl. Zunahme der Permeabilität der Membran für Na-Ionen (für ca.1 ms)
   
• Membran des Axons: Na-Kanäle - sind im Ruhezustand geschlossen - Depolarisation der Membran -> Veränderung der Gestalt der Proteine -> Kanäle werden geöffnet
   
• entsprechend dem Konzentrat.-Gefälle strömen Na-Ionen (pos. Ladung)ins Innere -> zunehmende Depolarisation -> erhöht Na-Permeabilität
   
• Aufschauklungsprozess mit pos. Rückkopplung -> explosionsartiger Einstrom von Na-Ionen -> Potentialumkehr

(b) Repolarisation

• Depolarisation -> zeitl. verzögert: Permeabilität der Membran für K-Ionen steigt
   
• Na-Permeabilität sinkt bereits wieder ab -> 1. pos. Ladungen (K-Ionen) verlassen das Axoninnere; 2. weniger pos. Ladungen (Na-Ionen) gelangen hinein -> Membranpotential erreicht wieder den neg. Wert des Ruhepotentials

(c) Hyperpolarisation

• gesteigerte K-Permeabilität sinkt nur langsam wieder auf den Normalwert ab -> K-Ionenaustoß so groß -> Repolarisation geht sogar über das Ruhepotential hinaus

(d) Rückkehr zum Ruhepotential

• Na-K-Pumpe: Na-Ionen werden aus der Zelle K-Ionen in die Zelle befördert -> Wiederherstellung der Ausgangskonzentration an K-Ionen innerhalb und Na-Ionen außerhalb der Nervenzelle (bzw. des Axons)
   
• Zahl der Ionen die während des Aktionspotentials die Membran passieren ist gering
   
• Änderung der Ionenverteilung kann durch die Pumpe schnell ausgeglichen werden

Refraktärphasen

• künstl. Auslösung von Aktionspotentialen
   
• zeitl. Abstand v. zwei gleichstarken Reizen auf 5 ms und weniger gekürzt -> Aktionspotentiale erreichen nicht mehr den Spitzenwert von +30mV => Zustand verminderter Erregbarkeit = relative Refraktärzeit -> K-Permeabilität sinkt; Na-K-Pumpe tauscht Na-Ionen gegen K-Ionen
   
• zeitl. Abstand: 2 ms und weniger -> es kann kein zweites Aktionspotential am gleichen Ort ausgelöst werden - Axon ist für kurze Zeit unerregbar => absolute Refraktärzeit -> Aufschauklungsprozess läuft bereits ab, anschließend sinkt die Na-Permeabilität wieder; während der Refraktärphase ablaufende Prozesse sind durch erneute Reize nicht beeinflussbar
   
• absolute RP: max. Zahl der Aktionspotentiale/sek.
   
• zeitl. Abstand von 2 ms -> höchstens 500 Aktionspotentiale/sek. auslösbar
   
• inaktive Nervensysteme: Erregung wird höchstens mit 200 Aktionspotentialen/sek. übertragen