- Was bedeutet Membranpotential?
- Wie entsteht das Ruhemembranpotential?
- Veränderung des Ruhemembranpotentials
- Depolarisation
- Hyperpolarisation
- Verweise
Das Ruhemembranpotential oder Ruhepotential tritt auf, wenn die Membran eines Neurons nicht durch exzitatorische oder inhibitorische Aktionspotentiale verändert wird. Es tritt auf, wenn das Neuron kein Signal sendet und sich in einem Moment der Ruhe befindet. Wenn die Membran in Ruhe ist, hat das Innere der Zelle eine negative elektrische Ladung relativ zur Außenseite.
Das Ruhemembranpotential beträgt ungefähr -70 Mikrovolt. Dies bedeutet, dass das Innere des Neurons 70 mV weniger ist als das Äußere. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich auch mehr Natriumionen außerhalb des Neurons und mehr Kaliumionen innerhalb des Neurons.
Die Na + / K + -ATPase sowie die Auswirkungen der Diffusion der beteiligten Ionen sind die Hauptmechanismen zur Aufrechterhaltung des Ruhepotentials über die Membranen tierischer Zellen.
Was bedeutet Membranpotential?
Damit zwei Neuronen Informationen austauschen können, müssen Aktionspotentiale angegeben werden. Ein Aktionspotential besteht aus einer Reihe von Veränderungen in der Membran des Axons (Verlängerung oder "Draht" des Neurons).
Diese Veränderungen bewirken, dass sich verschiedene Chemikalien aus dem Inneren des Axons in die umliegende Flüssigkeit bewegen, die als extrazelluläre Flüssigkeit bezeichnet wird. Der Austausch dieser Substanzen erzeugt elektrische Ströme.
Das Membranpotential ist definiert als die elektrische Ladung, die auf der Membran von Nervenzellen vorhanden ist. Insbesondere bezieht es sich auf den Unterschied im elektrischen Potential zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Neurons.
Das Ruhemembranpotential impliziert, dass die Membran relativ inaktiv ist und ruht. Derzeit gibt es keine Aktionspotentiale, die Sie betreffen.
Um dies zu untersuchen, haben Neurowissenschaftler aufgrund ihrer Größe Tintenfischaxone verwendet. Um Ihnen eine Vorstellung zu geben, das Axon dieser Kreatur ist hundertmal größer als das größte Axon eines Säugetiers.
Die Forscher steckten das Riesenaxon in einen Behälter mit Meerwasser, damit es einige Tage überleben kann.
Um die vom Axon erzeugten elektrischen Ladungen und seine Eigenschaften zu messen, werden zwei Elektroden verwendet. Einer von ihnen kann elektrische Ströme liefern, während ein anderer dazu dient, die Nachricht vom Axon aufzuzeichnen. Ein sehr feiner Elektrodentyp wird verwendet, um eine Beschädigung des Axons zu vermeiden, die als Mikroelektrode bezeichnet wird.
Wenn eine Elektrode im Meerwasser platziert und eine andere in das Axon eingeführt wird, wird beobachtet, dass dieses eine negative Ladung in Bezug auf die äußere Flüssigkeit aufweist. In diesem Fall beträgt der Unterschied in der elektrischen Ladung 70 mV.
Dieser Unterschied wird als Membranpotential bezeichnet. Deshalb wird gesagt, dass das Ruhemembranpotential eines Tintenfischaxons -70 mV beträgt.
Wie entsteht das Ruhemembranpotential?
Neuronen tauschen elektrochemisch Nachrichten aus. Dies bedeutet, dass es innerhalb und außerhalb der Neuronen verschiedene Chemikalien gibt, die, wenn ihr Eintritt in Nervenzellen zunimmt oder abnimmt, unterschiedliche elektrische Signale hervorrufen.
Dies geschieht, weil diese Chemikalien eine elektrische Ladung haben, weshalb sie als „Ionen“ bezeichnet werden.
Die Hauptionen in unserem Nervensystem sind Natrium, Kalium, Kalzium und Chlor. Die ersten beiden enthalten eine positive Ladung, Calcium hat zwei positive Ladungen und Chlor hat eine negative Ladung. Es gibt jedoch auch einige negativ geladene Proteine in unserem Nervensystem.
Andererseits ist es wichtig zu wissen, dass Neuronen durch eine Membran begrenzt sind. Dies ermöglicht es bestimmten Ionen, das Innere der Zelle zu erreichen und blockiert den Durchgang anderer. Deshalb soll es sich um eine semipermeable Membran handeln.
Trotz der Tatsache, dass versucht wird, die Konzentrationen der verschiedenen Ionen auf beiden Seiten der Membran auszugleichen, können nur einige von ihnen durch ihre Ionenkanäle gelangen.
Wenn ein ruhendes Membranpotential vorliegt, können Kaliumionen leicht durch die Membran gelangen. Natrium- und Chlorionen haben es jedoch zu diesem Zeitpunkt schwerer. Gleichzeitig verhindert die Membran, dass negativ geladene Proteinmoleküle das Innere des Neurons verlassen.
Zusätzlich wird auch die Natrium-Kalium-Pumpe gestartet. Es ist eine Struktur, die drei Natriumionen pro zwei Kaliumionen, die sie in das Neuron einführt, aus dem Neuron herausbewegt. Somit werden beim Ruhepotential der Membran mehr Natriumionen außerhalb und mehr Kalium innerhalb der Zelle beobachtet.
Veränderung des Ruhemembranpotentials
Damit jedoch Nachrichten zwischen Neuronen gesendet werden können, müssen Änderungen des Membranpotentials auftreten. Das heißt, das Ruhepotential muss geändert werden.
Dies kann auf zwei Arten geschehen: Depolarisation oder Hyperpolarisation. Als nächstes werden wir sehen, was jeder von ihnen bedeutet:
Depolarisation
Angenommen, im vorherigen Fall platzieren die Forscher einen elektrischen Stimulator auf dem Axon, der das Membranpotential an einer bestimmten Stelle verändert.
Da das Innere des Axons eine negative elektrische Ladung aufweist, würde eine Depolarisation auftreten, wenn an dieser Stelle eine positive Ladung angelegt wird. Somit würde der Unterschied zwischen der elektrischen Ladung an der Außenseite und innerhalb des Axons verringert, was bedeutet, dass das Membranpotential abnehmen würde.
Bei der Depolarisation wird das Membranpotential in Ruhe gelassen, um gegen Null abzunehmen.
Hyperpolarisation
Während bei der Hyperpolarisation das Membranpotential der Zelle zunimmt.
Wenn mehrere depolarisierende Reize gegeben werden, verändert jeder von ihnen das Membranpotential ein wenig mehr. Wenn es einen bestimmten Punkt erreicht, kann es abrupt umgekehrt werden. Das heißt, das Innere des Axons erreicht eine positive elektrische Ladung und das Äußere wird negativ.
In diesem Fall wird das Ruhemembranpotential überschritten, was bedeutet, dass die Membran hyperpolarisiert ist (polarisierter als gewöhnlich).
Der gesamte Prozess kann ungefähr 2 Millisekunden dauern, und dann kehrt das Membranpotential auf seinen normalen Wert zurück.
Dieses Phänomen der schnellen Umkehrung des Membranpotentials ist als Aktionspotential bekannt und beinhaltet die Übertragung von Nachrichten durch das Axon zum Endknopf. Der Wert der Spannung, die ein Aktionspotential erzeugt, wird als "Erregungsschwelle" bezeichnet.
Verweise
- Carlson, NR (2006). Physiologie des Verhaltens 8. Aufl. Madrid: Pearson.
- Chudler, E. (nd). Licht, Kamera, Aktionspotential. Abgerufen am 25. April 2017 von der Fakultät von Washington: Fakultät.washington.edu/,
- Ruhepotential. (sf). Abgerufen am 25. April 2017 von Wikipedia: en.wikipedia.org.
- Das Membranpotential. (sf). Abgerufen am 25. April 2017 von der Khan Academy: khanacademy.org.