THP 1 Neurologie

> Aktionspotentiale zeigen einen konstanten, sich autoregenerativ wiederholenden Ablauf von Veränderungen des Membranpotentials. Zur Auslösung dieses zyklischen Vorgangs muß lediglich ein kritisches Schwellenpotential überschritten werden, dessen absoluter Betrag keinen Einfluß auf die Amplitudenhöhe des Aktionspotentials hat.

>Schwellenwerte bei -50mV

>Rc-Glied: exponentieller Anstieg der Spannung bei Injektion eines eines Stromimpulses

>Aktive Komponenten weichen Antwort eines RC-Gliedes ab, Ursache ist eine aktive Änderung des Membranwiederstands, weil ab einem best. Schwellenpotential zusätzliche Kanäle geöffnet werden

>Passive entsprechen den Antworten eines Rc-Gliedes

>spannungsabhängige Na-kanäle der Nervenzelle können drei Zustände einnehmen: geschlossen aktivierbar C, offen O, geschlossen nicht aktivierbar I

>Übergang von C zu O bei Membrandepolarisation, O zu I wird durch die gleiche Membrandepolarisation ausgelöst, benötigt aber zeit=kurzes Zeitfenster in dem die Na kanäle bei Depolarisation geöffnet sind, I zu C erst bei Repolarisation oder Hyperpolarisation der Membran=Grundlage der absoluten und relativen Refraktärzeit

Absolute: nicht genügend Na-Kanäle aktivierbar um ein 2. AP auslösen zu können

Relative:entsteht ein 2.AP mit verminderter Amplitude, weil weniger Na-Kanäle aktivierbar sind und noch eine erhöhte K-Leitfähigkeit besteht

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>Am Axonhügel spannungsgesteuerten Na Kanäle besonders hoch = Erregungsschwelle besonders niedrig

>AP ohne Amplutudenverlust über weite Strecken entlang des Axons fortgeleitet

1.) Vergrößerung des Axondurchmessers

2.) Isolierung der Axone durch Myelin:Oligodendrocyten und Schwann-Zellen wachsen um die Axone herum und bilden myelinreiche Ios.schicht mit einer guten, elektrischen Abdichtung zu den Ravierschen Schnürringen, Na-Kanäle sind auf die nicht-myelinisierten Membranabschnitte an den Schnürringen beschränkt

Myelinisierte Nervenfasern generieren nur an den Ravier-Schnürringen AP, entlang nicht-my. Axone ist AP-Amplitude konstant,in my. fällt AP-Amplitude im Bereich der Internodien ab, weil hier die Na-Kanäle fehlen

Saltatorische Erregungsleitung: so schnell, weil die elektrotonische Ausbreitung in den Internodien effizient genutzt wird und nur selten AP neu generiert werden

Errägung des präsynaptischen Neurons>Transmitterfreisetzung an der präsynaptischen Membran>Diffusion des Transmitters über synaptischen Spalt>Transmitterbildung an postsynaptische Rezeptoren>Folgeprozesse, die zur Änderung des postsynaptischen Membranpotentials führen

Hohe Ca-Kanaldichte an den aktiven Zonen der präsynaptischen Membran, lokal begrenzter [Ca] Anstieg im präsn. Neuron von 10^-5 auf 0,1 mM, Ca-Schwelle zur Transmitterfreisetzung liegt bei 0.05 mM

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>2 vesikel Pools: Pool1: an aktiver Zone, zur Transmitterfreisetzung bereitgestellt, Pool2: über Synapsin am Zytoskelett gebunden

>Vesikel-Mobilisierung: Ca binde an Calmodulin: Aktivierung der Ca-Calmodulin-abh. Proteinkinase 2, Proteinkinase phosphoriliert Synapsin, Vesikel lösen sich von Aktinfilamenten

>Gap junctions sind cytoplasmatische Verbindungen benachbarter Zellen über porenbildene Konnexine, Zell-Zwischenraum ist auf wenige Nanometer reduziert

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>2 schichtig: von Phospholipiden und Kohlenwasserstoffketten

>Permeabilität ist ein Maß für die Beweglichkeit einer Substanz durch die Membran (m/s), hängt ab von: Größe, Polarität der Substanz, Zusammensetzung der Membran

>Barriere für: geladene Moleküle(AS,ATP,Glucose-6-P.), Ionen(Na,K,Cl,), große polare Moleküle

>Wasser, kleine polare Substanzen(HArnstoff) und Gase(o₂) können diffundieren

Kanal: bildet Pore, die im aktiven Zustand gleichzeitig zu beiden Seiten der Membran geöffnet sind. Stofftransport erfolgt entlang eines energetischen Gradienten, vollständig geöffnet

Transporter/Carrier: bilden Poren, die immer nur zu einer Seite der Membran geöffnet sind, entweder zum Extrazellularraum o. zum Intrazellularraum. Stofftransport erfolgt entlang eines energetischen Gradienten

Pumpe:Transporter, die Substanzen unter Energieaufwand durch Membran bewegen. Der Stofftransport erfolgt entgegen energetischen Gradienten

>Stofftransport durch eine Membran aufgrund eines Konzentrationsunterschieds permeabler Teilchen,

>in beiden Fällen Triebkraft für den Transport ein Konzentrationsunterschied der Teilchen

>offener Kanal:ungehinderte Teilchendiffusion und die Transportrate steigt linear mit der Größe des Konz.unterschieds

>Transporter: ist die Transportrate von der Größe des Konz.unterschieds und der Geschw. der Konfirmationsänderungen im Transportproteine abhängig, Bindungsstelle im Transporter, erreicht bei steigenden Konz. der gelösten Teilchen eine max. Transportrate(J_max),K_m entspricht der Konz. bei der die hablmaximale Transportrate vorliegt

>Energieverbrauch für den Aufbau+Aufrechterhaltung von Ionengradienten=Transportvorgänge entgegen Konzentrationsgefälle, erzeugen Konz.gradienten für weitere passive Transportvorgänge

>Na/K Pumpe wichtigster aktiver Transporter, transportiert mit jedem Transportzyklus 3 Na⁺ aus der Zelle und 2K⁺ in die Zelle(elektrogen), Na-sensitiv=stimulierbar durch Anstieg von [Na]_cytosol

1.) E₁, Hohe Na-Affinität, 2.) Aufnahme von 3 Na⁺ 3.)ATP-Spaltung, Phosphoryl. der Pumpe=Porenschließung, 4.) Porenöffnung zum Extrazellulärraum, Abgabe von Na, 5.) E₂, hohe Affinität 6.) Aufnahme von 2K⁺, 7.) Abgabe von Phosphat=Porenschließung, 8.) ATP-Bindung=Porenöffnung zum Cytosol, Abgabe K

1.) Ionenpumpen können Gradienten erzeugen(Na/K-Pumpe)

2.)Intrazellulär gebildete Proteine (=große Anionen) sind für die Zellmembran imbermeabel

3.)Impermeable Ionen (Proteine) sorgen für eine asymmetrische Verteilung anderer Ionen, die für Zellmembran permeabel sind (s. Donnan-Verteilung)

beschreibt die ungleiche Verteilung von gelösten geladenen Teilchen (Ionen), die sich einstellt, wenn eine semipermeable Membran für einige, nicht aber alle in der Lösung vorhandenen Ionen durchlässig ist

In diesem Fall verteilen sich die passierenden Ionen auf beiden Seiten der Membran in unterschiedlicher Konzentration. Diese Ungleichverteilung führt zu einer Potentialdifferenz (Donnan-Potential) und einer Differenz des osmotischen Drucks.

>innen negatives Membranpotential (Spannung in Volt o. Milliv.)

>Zytosol=Innen, Interstidium=Außen

>große Anionen(Proteine) sind negativ geladen

>elektrische Potentialunterschiede über Membran können ohne direkten Einfluss von Ionenpumpen entstehen und stabil bleiben

>Experiment: 2 Kompartimente die durch Kationen selektive Membran getrennt sind, in beide Kompartimente K⁺/A^-, Konz. in Kompartiment 1 gr. besteht im Ausgangszustand chemischer Gradient, nach kurzer Zeit stabiles elektro-chemische Gleichgew. für Kationen ein=elektrische Spannung

>Spannung u über der Membran lässt sich im Gleichgewicht mit der Nernst-Gleichung berechnen

>die Ionenkonz. bleibt nahezu unverändert, Memebran wirkt wie ein geladener Kondesator, die Ladungstrennung beschränkt sich auf die unmittelbare Nähe der Membran

>wird geringer (von -98mV auf -55mV)

>Depolarisation= Abnahme der Spannungsdifferenz über der Membran, Hyperpolarisatio= Zunahme der Spannungsdifferenz über der Membran

>für jedes Ion existiert ein eigenes Gleichgewichtspot.

>Diff. zwischen dem aktuellen Membranpotial V_m und dem Gleichgewichtspotential E_x ergibt für jedes Ion die elektrische, treibende Kraft einen gerichteten Transport über die Zellmembran

>Elektr. treibende Kraft= V_m-E_x, E_x>V_m --> EInwärtsstrom, E_x<V_m--> Auswärtsstrom