WAS IST ZELLULÄRE ERREGBARKEIT? - BIOLOGIE - 2025

Die Erregbarkeit ist eine Eigenschaft von Zellen, die es ihnen ermöglicht , auf Stimulation durch schnelle Änderungen des Membranpotentials zu reagieren. Diese entstehen durch den Ionenfluss durch die Plasmamembran.

Der Begriff "zelluläre Erregbarkeit" wird üblicherweise mit den Zellen assoziiert, aus denen das Nervensystem besteht, die als Neuronen bezeichnet werden. Es gibt jedoch neuere Hinweise, die eine Erregbarkeit in Astrozyten aufgrund von Änderungen des Cytosols in Bezug auf die Calciumionenkonzentrationen zeigen.

Quelle: pixabay.com

Dank des aktiven Transports und der Permeabilität biologischer Membranen haben sie ein bioelektrisches Potenzial. Diese Eigenschaft definiert die elektrische Erregbarkeit von Zellen.

Historische Perspektive

Die ersten Modelle, die behaupteten, die Rolle von Ionen und die Erzeugung elektrischer Signale im Körper zu integrieren, argumentierten, dass Neuronen einer Röhre ähnlich seien, durch die Substanzen liefen, die das aufgeblasene oder entleerte Muskelgewebe liefen.

1662 verwendete Descartes Prinzipien der Hydraulik, um ein mögliches Modell der Funktionsweise des Nervensystems zu beschreiben. Später, mit den Beiträgen von Galvani, wurde der Schluss gezogen, dass Elektrizität Muskeln anregen und Kontraktionen hervorrufen kann.

Alessandro Volta war gegen diese Ideen und argumentierte, dass das Vorhandensein von Elektrizität nicht auf Stoffe zurückzuführen sei, sondern auf die Metalle, die Galvani in seinem Experiment verwendete. Für Volta musste Elektrizität auf die Muskeln aufgebracht werden, und sein Zeugnis konnte die damaligen Akademiker überzeugen.

Es dauerte viele Jahre, um Galvinis Theorie zu beweisen, in der Muskeln die Stromquelle waren. Im Jahr 1849 wurde die Schaffung eines Geräts mit einer Empfindlichkeit erreicht, die zur Quantifizierung der Erzeugung elektrischer Ströme in Muskeln und Nerven erforderlich ist.

Erregbare Zellen

Traditionell wird eine erregbare Zelle als eine Einheit definiert, die ein Aktionspotential ausbreiten kann, gefolgt von einem chemischen oder elektrischen Stimulationsmechanismus. Verschiedene Zelltypen sind anregbar, hauptsächlich Neuronen und Muskelzellen.

Erregbarkeit ist eher ein allgemeiner Begriff, der als die Fähigkeit oder Fähigkeit interpretiert wird, die Bewegung von Ionen durch die Zellmembran zu regulieren, ohne ein Aktionspotential ausbreiten zu müssen.

Was macht eine Zelle erregbar?

Die Fähigkeit einer Zelle, die Leitung elektrischer Signale zu erreichen, wird erreicht, indem charakteristische Eigenschaften der Zellmembran und das Vorhandensein von Flüssigkeiten mit hohen Salzkonzentrationen und verschiedenen Ionen in der zellulären Umgebung kombiniert werden.

Zellmembranen bestehen aus zwei Lipidschichten, die als selektive Barriere für den Eintritt verschiedener Moleküle in die Zelle wirken. Unter diesen Molekülen befinden sich Ionen.

In den Membranen sind Moleküle eingebettet, die als Regulatoren für den Durchgang von Molekülen fungieren. Ionen haben Pumpen und Proteinkanäle, die den Eintritt und Austritt in die zelluläre Umgebung vermitteln.

Die Pumpen sind für die selektive Bewegung der Ionen verantwortlich und stellen einen Konzentrationsgradienten her, der dem physiologischen Zustand der Zelle entspricht.

Das Ergebnis des Vorhandenseins von unausgeglichenen Ladungen auf beiden Seiten der Membran wird als Ionengradient bezeichnet und führt zu einem Membranpotential - das in Volt quantifiziert wird.

Die Hauptionen, die am elektrochemischen Gradienten der Membranen von Neuronen beteiligt sind, sind Natrium (Na ⁺ ), Kalium (K ⁺ ), Calcium (Ca ²⁺ ) und Chlor (Cl ^- ).

Erregbarkeit in Neuronen

Was sind Neuronen?

Neuronen sind Nervenzellen, die für die Verarbeitung und Übertragung chemischer und elektrischer Signale verantwortlich sind.

Sie stellen Verbindungen zwischen ihnen her, sogenannte Synapsen. Strukturell haben sie einen Zellkörper, einen langen Prozess, der als Axon bezeichnet wird, und kurze Prozesse, die vom Soma ausgehen, das als Dendriten bezeichnet wird.

Neuronale Erregbarkeit

Die elektrischen Eigenschaften von Neuronen, einschließlich Pumpen, bilden das "Herz" der neuronalen Erregbarkeit. Dies führt zu der Fähigkeit, Nervenleitung und Kommunikation zwischen Zellen zu entwickeln.

Mit anderen Worten, ein Neuron ist dank seiner Eigenschaft, sein elektrisches Potential zu ändern und es zu übertragen, "erregbar".

Neuronen sind Zellen mit mehreren besonderen Eigenschaften. Das erste ist, dass sie polarisiert sind. Mit anderen Worten, es gibt ein Ungleichgewicht zwischen der Wiederholung der Ladungen, wenn wir das Äußere und das Innere der Zelle vergleichen.

Die zeitliche Veränderung dieses Potentials wird als Aktionspotential bezeichnet. Nicht irgendein Stimulus kann neuronale Aktivität provozieren, er muss eine „Mindestmenge“ aufweisen, die eine als Erregungsschwelle bezeichnete Grenze überschreitet - gemäß der Alles-oder-Nichts-Regel.

Wenn der Schwellenwert erreicht ist, erfolgt die mögliche Reaktion. Als nächstes erlebt das Neuron eine Periode, in der es nicht erregbar ist, wie beispielsweise eine Refraktärperiode.

Dies hat eine bestimmte Dauer und geht zur Hyperpolarisation über, wo es teilweise erregbar ist. In diesem Fall benötigen Sie einen stärkeren Reiz als den vorherigen.

Erregbarkeit in Astrozyten

Was sind Astrozyten?

Astrozyten sind zahlreiche Zellen, die aus der neuroektodermalen Linie stammen. Auch Astroglia genannt, da es sich um die zahlreichsten Gliazellen handelt. Sie nehmen an einer Vielzahl von Funktionen teil, die mit dem Nervensystem zusammenhängen.

Der Name dieses Zelltyps leitet sich von seinem sternenklaren Aussehen ab. Sie sind direkt mit Neuronen und dem Rest des Körpers verbunden und bilden über die Gap Junctions eine Grenze zwischen dem Nervensystem und dem Rest des Körpers.

Astrozytenerregbarkeit

In der Vergangenheit wurde angenommen, dass Astrozyten lediglich als Unterstützungsstadium für Neuronen fungieren, wobei letztere diejenigen sind, die die einzige führende Rolle bei der Orchestrierung nervöser Reaktionen spielen. Dank neuer Erkenntnisse wurde diese Perspektive neu formuliert.

Diese Gliazellen stehen in enger Beziehung zu vielen Funktionen des Gehirns und wie das Gehirn auf Aktivität reagiert. Neben der Teilnahme an der Modulation dieser Ereignisse.

Somit besteht eine Erregbarkeit in Astrozyten, die auf Variationen des Calciumions im Cytosol der betreffenden Zelle beruht.

Auf diese Weise können Astrozyten ihre glutamatergen Rezeptoren aktivieren und auf die Signale von Neuronen reagieren, die sich in einer nahe gelegenen Region befinden.

Verweise

1. Chicharro, JL & Vaquero, AF (2006). Bewegungsphysiologie. Panamerican Medical Ed.
2. Cuenca, EM (2006). Grundlagen der Physiologie. Editorial Paraninfo.
3. Parpura, V. & Verkhratsky, A. (2012). Die kurze Erregbarkeit der Astrozyten: von den Rezeptoren bis zur Gliotransmission. Neurochemistry International, 61 (4), 610-621.
4. Preis, DJ, Jarman, AP, Mason, JO & Kind, PC (2017). Gehirnaufbau: eine Einführung in die neuronale Entwicklung. John Wiley & Sons.
5. Schulz, DJ, Baines, RA, Hempel, CM, Li, L., Liss, B. & Misonou, H. (2006). Zelluläre Erregbarkeit und Regulation der funktionellen neuronalen Identität: von der Genexpression bis zur Neuromodulation. Journal of Neuroscience, 26 (41) 10362-10367.