Biologie

Aktionspotential einer Nervenzelle

Inhaltsverzeichnis:

Was genau ist ein Aktionspotential?

Unter einem Aktionspotential versteht man die Reizweitergabe an Nervenzellen, die durch eine Veränderung des elektrischen Membranpotentials entsteht. Jeder Reiz, den man auch als Erregung bezeichnet, wird durch solche Potentiale weitergegeben, damit er schlussendliche im Gehirn ankommt und interpretiert werden kann. Alle Vorgänge des menschlichen Körpers werden auf diese Weise reguliert. Daher sind die Aktionspotentiale essentiell für das menschliche Leben. Nun wollen wir uns anschauen, wie genau ein Aktionspotential entsteht und welche Abläufe es dabei gibt. 

Was ist das Ruhepotential?

Die Membran einer Nervenzelle ist elektrisch geladen. Man spricht von dem sogenannten Membranpotential. Solange kein Aktionspotential entsteht, spricht man vom Ruhepotential. Dieses liegt bei ungefähr $- 70 mV$. In dieser Ausgangslage sind die spannungsgesteuerten Ionenkanäle der Membran geschlossen. Darüberhinaus besteht keine Ladungsdifferenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren er Membran. 

Das Ruhepotential wird dadurch aufrechterhalten, dass Osmose für Einstrom von Natrium-Ionen und auch für Ausstrom von Kalium-Ionen durch die semipermeable Membran sorgt. Die Natrium-Kalium-Pumpe reguliert die  Ionenverteilung für das Ruhepotential, indem sie Natrium-Ionen in den extrazellulären und Kaliumionen in den intrazellulären Raum der Nervenzelle pumpt. (3 Na+ raus, 2 K+ rein --> daher ein negatives Vorzeichen beim Ruhepotential, denn es gehen mehr positive Ladungen raus als hinein)

Für das Ruhepotential, das sich im Gleichgewicht befindet sind zwei Kräfte verantwortlich. Zum einen der Konzentrationsgradient und zum anderen der Ladungsausgleich.

Alle Teilchen streben eine Gleichverteilung, also die gleiche Konzentration, an. Das sorgt dafür, dass auf den jeweiligen Seiten der Membran die identische Konzentration an Ionen angestrebt werden.
Der Ladungsausgleich sorgt hingegen dafür, dass gleiche Ladungen durch Abstoßung getrennt und gegensätzliche angezogen werden, um so den Ladungsausgleich zu erreichen.
Das Gleichgewicht zwischen beiden Kräften, sowie hauptsächlich die Natrium-Kalium-Pumpe führt zum Aufrechterhalten des Ruhepotentials.

Teste kostenlos unser Selbst-Lernportal
  • Über 700 Lerntexte & Videos
  • Über 250.000 Übungen & Lösungen
  • Gratis Nachhilfe-Probestunde

Aktionspotential Phasen und Ablauf

Der Ausgangszustand in dem sich die Membran befindet, ist das Ruhepotential. Die Membranspannung betragt ca. -70 mV.

Aktionspotential Phasen und Ablauf

 

Der ankommende Reiz, stört dieses Ruhepotential. Die Membranspannung wird dadurch auch geändert, jedoch muss ein bestimmter Schwellenwert erreicht werden, damit ein Aktionspotential ausgelöst wird. Dieser Schwellenwert liegt ungefähr bei -50 mV. Diese Aktionspotentiale laufen dann immer gleich ab. Die Reizstärke beeinfusst also nicht die stärke des Aktionspotentials (Frequenzmodulation). Sollte dieser Schwellenwert nicht erreicht werden, wird der Reiz nicht weitergegeben (Alles oder nichts Gesetz).

Als Reaktion auf den überschrittenen Schwellenwert, läuft das Aktionspotential über das Axon. Dabei werden spannungsgesteuerte Natrium- ($Na^+$) Ionenkanäle geöffnet. $Na^+$ gelangt in das Zellinnere. Dadurch, dass die Natriumionen positiv geladen sind, kommt es zu einer Depolarisierung der Membran. Der intrazelluläre Raum wird durch die große Menge an $Na^+$ positiv geladen. Die in der Membran befindlichen Kalium- ($K^+$) Kanäle sind zu dem Zeitpunkt geschlossen.

Nach ca. 1-2 ms schließen sich de $Na^+$- Kanäle wieder und die $K^+$- Kanäle öffnen sich. $K^+$ diffundert aus dem Zellinneren in Richtung des nun positiver geladenen extrazellulären Raums. Einerseits werden die $K^+$-Ionen durch den Spannungsunterschied (Außen wurde es weniger positiv, da Na+ ins Zellinnere eingedrungen ist) nach "Außen" gezogen, andererseits sorgt der "Drang" des Konzentrationsausgleichs dafür, dass die Ionen in den kaliumarmen Raum diffundieren. Das hat zur Folge, dass die Spannung im Zellinneren wierde abnimmt. Diesen Vorgang nennt man auch Repolarisation.

Nun schließen sich auch die $K^+$-Kanäle wieder. Dies nimt jedoch mehr Zeit in Anspruch, als bei den $Na^+$-Kanälen. Das bedeutet, dass weiterhin $K^+$-Ionen aus dem intrazellulären Raum gelangen können. Das hat zur Folge, dass die Spannung in der Zelle unter das Nivau des Ruhepotentials sinkt. Diesen Zustand nennt man Hyperpolarisation.

Bei diesem Zustand beibt es jedoch nicht. Die $K^+$- und $Na^+$-Kanäle sind nun wieder geschlossen und bleiben ungefähr 2 ms inaktiv, sodass kein weiteres Aktionspotential unmittelbar anknüpfen kann. Das ist die sogenannte Refraktärzeit, sie sorgt dafür, dass ein Aktionspotential nur in eine Richtung, nämlich zur Synapse, und nicht wieder zum Soma läuft. Die $Na^+$$K^+$-Pumpe sorgt dann im Folgenden für den Austausch der beiden Ionen in die Zelle beziehungsweise aus ihr heraus, bis die ursprüngliche Konzentrations- bzw. Ionenverteilung wieder hergestellt ist (Ruhepotential). Nun ist die Membran bereit für ein neues Aktionspotential.

Jetzt weist du, wie sich ein Aktionspotential bildet und welche Vorgänge im Einzelnen dabei ablaufen. Teste dein Wissen auch in unseren Übungsaufgaben. Beim weiteren Lernen wünschen wir dir viel Spaß und Erfolg!

Übungsaufgaben

Teste dein Wissen!

Teste dein Wissen!

Welche Aufgabe hat die Natrium-Kalium-Pumpe?

Teste dein Wissen!

Was sorgt für die Depolarisierung der Membran?

Diese und weitere PDF-Übungsaufgaben findest du in unserem Selbst-Lernportal. Registriere dich jetzt gratis und lerne sofort weiter!
Teste dein Wissen!

Dadurch, dass zu viel Kalium aus dem Zellinneren ausströmt, kommt es zu ...

Diese und weitere PDF-Übungsaufgaben findest du in unserem Selbst-Lernportal. Registriere dich jetzt gratis und lerne sofort weiter!
Teste dein Wissen!

Wie hoch ist die Membranspannung während des Ruhepotentials?

Aufgabenblätter & Lösungen
Mit wenigen Klicks die passenden Aufgaben und Lösungen zum Üben und Selbst-Lernen finden.
Biologie

Weitere Erklärungen & Übungen zum Thema

Aktionspotential
Aktionspotential einer Nervenzelle
Aufbau und Vorgänge einer Synapse
Erregungsübertragung an der Synapse
Aufbau Nervenzelle
Aufbau einer Nervenzelle
Evolution - Allopatrische Artbildung
Allopatrische Artbildung
Isolationsmechanismen
Evolution - Sympatrische Artbildung
Sympatrische Artbildung
Synthetische Evolutionstheorie
Die synthetische Evolutionstheorie
Was ist Gendrift?
Evolution - Wie funktioniert Artbildung
Wie funktioniert Artbildung?
Welche Mutationen gibt es?
Die Transkription in der Proteinbiosynthese
Translation Biologie Ablauf
Was ist die Translation in der Proteinbiosynthese?
Ökologie - Abiotische Faktoren
Abiotische Umweltfaktoren
Amphibien Merkmale
Was sind Amphibien?
Ökologie - Biotische Faktoren
Biotische Umweltfaktoren
Buchfink Merkmale
Was man über den Buchfink wissen muss
Bussard Merkmale
Besonderheiten und Merkmale des Bussards
Fische Merkmale
Fische und ihre Merkmale
Frosch Merkmale
Der Frosch und seine Merkmale
Merkmale Hund
Merkmale eines Hundes
Katzen Merkmale
Ist eine Katze ein Säugetier?
Was sind Reptilien
Was sind Reptilien?
Säugetiere Merkmale
Was sind Säugetiere?
Ökologie - Treibhauseffekt
Was ist der Treibhauseffekt?
Merkmale Vögel
Merkmale von Vögeln
Trophieebenen des Ökosystems
Was ist Ökologie?
Wasserkreislauf Ökologie
Der Wasserkreislauf der Erde
Umweltfaktoren Ökologie
Welche Umweltfaktoren gibt es?
Dihybrider Erbgang
Dihybrider Erbgang: Erklärung und Beispiel
Mendelsche Regeln der Vererbung
Die 3 Mendelschen Regeln der Vererbung
Monohybrider Erbgang
Monohybrider Erbgang: Erklärung und Beispiel
Eukaryoten
Eukaryotische Zelle - Aufbau und Beispiele
Eukaryoten
Was sind Prokaryoten und Eukaryoten?
Prokaryoten
Prokaryotische Zelle
Vermehrung von Bakterien
Wie vermehren sich Bakterien?
Zelle Aufbau
Aufbau einer Zelle und Funktion ihrer Bestandteile
Sinnesorgane Mensch
Die 5 Sinnesorgane des Menschen
Gliedmaßenskelett
Das Gliedmaßenskelett
Menschliches Herz
Das menschliche Herz
Die Knochen des Menschen
Menschliche Lunge
Die menschliche Lunge
Menschlicher Körper
Der Bau des menschlichen Körpers
Menschlicher Schädel
Der menschliche Schädel
Skelett Mensch - Bestandteile
Aufbau des menschlichen Skeletts
Muskeln Mensch
Die menschliche Muskulatur
Welche Organe hat der Mensch?
Rumpfskelett
Das Rumpfskelett
Aufbau Auge
Das Sinnesorgan Auge: Aufbau und Funktion
Aufbau und Funktionen der Haut
Das Sinnesorgan Haut: Aufbau und Funktionen
Sinnesorgan Mund
Das Sinnesorgan Mund: Funktion und Aufbau der Zunge
Nase Aufbau
Das Sinnesorgan Nase: Aufbau und Funktion
Ohr Aufbau
Das Sinnesorgan Ohr: Aufbau und Funktionen
Aufgaben Skelett
Funktion und Aufgaben des Skeletts
Verdauungstrakt
Der Verdauungstrakt
Gelenke
Was sind Gelenke?
Bestandteile des Blutes
Bestandteile des Blutes und Aufgaben
Erythrozyten Aufgabe
Erythrozyten - Aufbau und Aufgabe
Fresszellen
Wie funktionieren Fresszellen (Makrophagen)?
Immunsystem Funktionen
Funktion des Immunsystems
Wundheilung
Der Wundheilungsprozess
Du brauchst Hilfe?

Hol dir Hilfe beim Studienkreis und frag einen Lehrer!

Lehrer zum Wunschtermin online fragen

Du benötigst häufiger Hilfe in Biologie? Dann vereinbare einen Termin bei einem Lehrer unserer Biologie Online-Nachhilfe und verbessere deine Biologie-Kenntnisse.

  • Zum Wunschtermin
  • Online-Einzelgespräch
  • Geprüfte Nachhilfelehrer
Gratis Probestunde vereinbaren
Lehrer zum Wunschtermin in deiner Nähe fragen

Du möchtest lieber einen Lehrer der Biologie-Nachhilfe aus deiner Stadt im persönlichen und direkten Gespräch fragen? Dann vereinbare einen Termin in einer Nachhilfeschule in deiner Nähe.

  • Zum Wunschtermin
  • In deiner Stadt
  • Geprüfte Nachhilfelehrer

Gratis Probestunde vereinbaren

Selbst-Lernportal
Wissen vertiefen und selber üben

Du möchtest mehr Aufgaben? Zugriff auf alle Aufgaben erhältst du im Studienkreis Lernportal.

  • Über 250.000 Übungsaufgaben
  • 700 Lernvideos
  • Original-Abi-Klausuren
Jetzt kostenlos entdecken
Bewertungen

Unsere Kunden über den Studienkreis

Berrin A., vom

Meine Tochter ist zufrieden und kommt gerne

anonymisiert, vom

Alle super freundlich.

Kerstin B., vom

Die Kommunikation mit dem Studienkreis in Brühl zwischen Leitung, Eltern und Kind ist schnell, direkt und ausführlich erklärt. Mein Sohn hat nur positive Erfahrungen bis jetzt dort gemacht.

Noch Fragen?

Wir sind durchgehend für dich erreichbar

0800 111 12 20
(kostenlos und jederzeit)
TÜV-Gütesiegel - Servicequalität Nachhilfe
Service-Champions - Studienkreis - Nr. 1 der Nachhilfeanbieter
n-tv Siegel Testsieger Nachhilfe Studienkreis 2019
WirtschaftsWoche - Höchstes Kundenvertrauen
DtGV-App-Award 2021
Online-Nachhilfe im Gratis-Paket kostenlos testen

Jetzt registrieren und kostenlose Probestunde anfordern.

Dein Gratis-Lernpaket:

  • Nachhilfe-Probestunden gratis
  • Hausaufgaben-Soforthilfe: 15 Gratis-Minuten
  • Lern-Bibliothek: 1 Tag Gratis-Zugang
1 Kontaktdaten angeben
2 Fertig

Wir benötigen deine Telefonnummer zur Absprache von möglichen Unterrichtsterminen und um den am besten geeigneten Lehrer zu ermitteln. Deine Daten werden nicht an Dritte weitergegeben.

Hier ein paar Beispiele für Fragen, die wir dir telefonisch stellen könnten:

  • "Für welche Tage und Uhrzeiten wünschst du Nachhilfe?"
  • "In welchem Fach und bei welchen Themen wird Unterstützung benötigt?"
Ihre Daten werden von uns nur zur Bearbeitung Ihrer Anfrage gespeichert und verarbeitet. Weitere Informationen finden Sie hier: www.studienkreis.de/datenschutz/
Hausaufgaben-Soforthilfe im Gratis-Paket kostenlos testen!

Jetzt registrieren und Lehrer sofort kostenlos im Chat fragen.

Dein Gratis-Lernpaket:

  • Hausaufgaben-Soforthilfe: 15 Gratis-Minuten
  • Nachhilfe-Probestunden gratis
  • Lern-Bibliothek: 1 Tag Gratis-Zugang
1 Kontaktdaten angeben
2 Fertig
Deine Daten werden von uns nur zur Bearbeitung deiner Anfrage gespeichert und verarbeitet. Weitere Informationen findest du hier: www.studienkreis.de/datenschutz/
Online Lern-Bibliothek kostenlos testen!

Jetzt registrieren und direkt kostenlos weiterlernen!

Dein Gratis-Lernpaket:

  • Lern-Bibliothek: 1 Tag Gratis-Zugang
  • Hausaufgaben-Soforthilfe: 15 Gratis-Minuten
  • Nachhilfe-Probestunden gratis
1 Kontaktdaten angeben
2 Fertig
Deine Daten werden von uns nur zur Bearbeitung deiner Anfrage gespeichert und verarbeitet. Weitere Informationen findest du hier: www.studienkreis.de/datenschutz/
Gutschein für 2 Probestunden GRATIS & unverbindliche Beratung

In den Probestunden kann Ihr Kind uns testen und die Nachhilfe im Studienkreis kennenlernen.

In einem unverbindlichen Beratungsgespräch mit Ihnen, finden wir gemeinsam die optimale Förderung für Ihr Kind.

1 Standort wählen
2 Kontaktdaten angeben
3 Fertig

Finden Sie den Studienkreis in Ihrer Nähe!
Geben Sie hier Ihre PLZ oder Ihren Ort ein.

Füllen Sie einfach das Formular aus. Den Gutschein sowie die Kontaktdaten des Studienkreises in Ihrer Nähe erhalten Sie per E-Mail. Der von Ihnen ausgewählte Studienkreis setzt sich mit Ihnen in Verbindung und berät Sie gerne!

Die Studienkreisleitung Ihres Standorts wird sich mit Ihnen in Verbindung setzen um einen Beratungstermin zu vereinbaren falls Sie dies noch nicht online getan haben.

Ihre Daten werden von uns nur zur Bearbeitung Ihrer Anfrage gespeichert und verarbeitet. Weitere Informationen finden Sie hier: www.studienkreis.de/datenschutz/

Vielen Dank für Ihr Interesse!

Wir haben Ihnen eine E-Mail geschickt. Der von Ihnen ausgewählte Studienkreis wird sich schnellstmöglich mit Ihnen in Verbindung setzen und Sie beraten.

*2 x 45 Min. als Doppelstunde in einer kleinen, fachbezogenen Lerngruppe von drei bis max. fünf Schülern. Nur ein Gutschein pro Kunde. Gilt nur für Neukunden und nur in teilnehmenden Niederlassungen.
Nachhilfe mit Geld-zurück Garantie: Wenn Sie mit der Leistung Ihres Studienkreises nicht zufrieden sind, teilen Sie uns dies einfach bis zum Ende des ersten Monats mit. Dann endet Ihr Vertrag und Sie bekommen Ihr Geld ganz unbürokratisch zurück. Die Garantie gilt für alle Nachhilfe-Laufzeitverträge mit maximal acht Unterrichtseinheiten im ersten Monat – egal ob Unterricht in der kleinen Lerngruppe, Einzelunterricht oder Nachhilfe zur Prüfungsvorbereitung. Sie gilt nur in teilnehmenden Standorten und nicht für stundenweise gebuchte Nachhilfe (Kontingentvertrag).
8990