Die$Änderungen$des$
Membranpoten3als,$Ionkanäle,$
Ak3onspoten3al
den$15$November$2019
Prüfungsfrage
Die-Änderungen-des-Membranpotentials,-Ionkanäle,-Aktionspotential.- Klassifizierung.der.Ionkanäle,.die.Funktion.der.K7 und.Na7Kanäle..
Sinnesrezeptoren..Rezeptorpotential,.Modalität,.adäquater.Reiz..Die.Entstehung.
des.Aktionspotentials..Die.Veränderungen.des.Ionenstromes.und.der.
Ionenleitfähigkeit.während.der.verschiedenen.Aktionspotenzialsphasen..
Refrakterphasen.
3
1.#Unabhängige (Ruhe)#lonenkanäle 2.#Abhängige lonenkanäle
A)spezifische#Liganden
• ligandengesteuerte Ionenkanäle
• second1messenger3gesteuerte Ionenkanäle B) Änderungen#des#MembranpotenCals#
(spannungsabhängigen/spannungsgestreuerte Kanäle)
4
1.# Unabhängige (Ruhe)# lonenkanäle
Ruhe oder Unabhängige Kanäle =#Passive oder „leakage channels ”
Ionen versuchen durch die.Membran (nach niedriger Koncentration).zu penetrieren.
5
2A)$Abhängige lonenkanäle:$Ligandabhängige Ionenkanäle
a ligandengesteuerte Ionenkanäle:1 (direkte Ak)vierung von/
Ionenkanälen durch Botenstoffe);#
z.B beim nico.nischen Acetylcholinrezeptor
b second1messenger4gesteuerte Ionenkanäle (Modula)on/der/
Ionenkanalfunk)on): Der#Rezeptor für den#physiologischen S.mulus#ist ein räumlich getrenntes Molekül,#
das#mit dem Kanal über diffusible#
intrazelluläre second#messenger#
kommuniziert (Signaltransduk.on)#
und#somit Kanäle nicht direkt ak.viert,#sondern deren Funk.on beeinflußt.#
http://www.spektrum.de/lexikon/neurowissenschaft/ligandengesteuerteP ionenkanaele/7078
! Der passive Fluss (leaking) von Na
+und K
+wird durch die aktive Arbeit der Na=K=Pumpe hindern → Beitrag zur Membranpotential
! 3 Na
+gehen raus vs. 2 K
+kommen rein (exchanger)
! ATP ist die Energiequelle
2A)&Ligandabhängige Ionenkanäle:&Na7K7Pumpe
(ligandengesteuerte Ionenkanäle)
h"ps://www.u*helmich.de/bio/neu/1/12/121/1218*Ionenkanaele.html
2B)$Abhängige lonenkanäle:$Spannungsabhängige Ionenkanäle
Aktionspotential
• Kanal:=zwei Protein*Einheiten
• +Aminosäuren im unteren Ende jeder Einheit
• negative Ladung zieht die +Aminosäuren an Zellinnere
Zelläußere
• Einströmen positiver Ladungen
• Innenseite weniger negativ geladen
• +Aminosäuren werden nicht so stark angezogen
• die Einheiten verändern ihre Lage
● “leakage channel”! Ruhe Kanal
● Ca
2+.ak/vierter Kanal (K
Ca)7– ligandengesteuerte Kanal
● G.protein.ak/vierter Kanal (K
IR)7! second3messenger!
gesteuerte Ionenkanal
● Der7spannungsgesteuerte Kanal
Kaliumkanal
Islas LD, Sigworth FJ. Voltage sensitivity and gating charge in Shaker and Shab family potassium channels. J Gen Physiol. 1999 Nov;114(5):723-42.
Kaliumkanal (PDB:&1K4C)
Membran
Filter/region
Gate
Zellinnere
O 2 K +
Kaliumkanal (PDB:&1K4C)
● Der$spannungsgesteuerte Kanal (K
V)
! ein Aktivierungs! und.ein Inaktivierungs!Tor.(m! und.h!gate).
Natriumkanal
h!Tor.(=.Inak8vierungstor).
m!Tor
12
Das&h(Tor&macht immer das&entgegengesetzte wie das&m(Tor, aber es macht es zeitlich verzögert.&
Bei dieser KanalfunkAon spielen nicht nur die&PotenAalabhängigkeiten sondern auch die&
Zeitabhängigkeiten eine wichAge Rolle.
m(Tor
h(Tor
Klassifizierung der.Sinnesrezeptoren
! Typ der'Anregung
• Photorezeptoren (Licht)
• Thermorezeptoren (Temperature)
• Mechanorezeptoren (Druck)
! Lokalisa3on der8Rezeptoren
• Ohr,8Auge…
! Die8Quelle'der8InformaAonen
• Exterozeptoren (InformaAonen aus der8Umgebung)
• Interozeptoren (InformaAonen aus dem Körper)
• Propriozeptoren (PosiAon des8verschiedenen Körperteil)8
Sinnesrezeptoren
Aktionpotenzial
15
! Es kann auf der Membran von Nervenzellen oder Muskelzellen entwickelt werden
! Typisch für einen gegebenen Zelltyp: Muskelzellen, NervenzellenBnur Axon
! Erforderlich über dem SFmulaFonsschwellenspannung
Ak#onspotenzial
16
! Ak#onspoten#al.:.eine.Umkehrung.des.Membranpoten#als.(: 65.mV.bis.+40.mV).wird.
verletzt.werden,.gefolgt.von.der.Wiederherstellung der.ursprünglichen.
Membranpoten#al.nach.einer.bes#mmten.Zeitperiode.(1:400.ms).
! Ak%onspoten%ale.geschieht.in.verschiedenen.Phasen.
! Ak%onspoten%ale.passiert,.wenn.sie.einen.kri%schen.Wert.(Spannungsschwelle).
erreichen.kann.
! Ak%onspoten%ale.sind."alles oder.nichts".Phänomene
Jede.S%mula%on.über.der.Schwellenspannung.führt.zu.der.gleichen.
Ak%onspoten%alantwort
Jede.S%mula%on.unte der.Schwellenspannung.wird nicht Ak%onspoten%al.Reak%on.zur.
Folge.haben.
17
0.#Ruhe phase
Ruhemembranpotenzial
1. Depolariza,onsphase
Die spannungsgesteuerten Na
+Kanäle öffnen, wenn die Schwellenspannung durch den Reiz erreicht wurde.
→ Na
+geht rein in die Zelle.
→ die innere Oberfläche der Zellen werden positiv geladen
50FmV
0
19
!
Die Bewegung des Na
+wird sich verlangsamen
!
Na
+Kanäle beginnt eine inak;ve Konforma;on aufnehmen
!
K
+Kanäle beginnen sich zu öffnen
3.#Überschuss (overshoot)
20
!
Alle spannungsgesteuerten K
+Kanäle sind offen
!
K
+bewegen aus der Zelle heraus
!
Na
+Kanäle sind geschlossen (Inak>vierung) → Refraktärzeit
4. Repolarisa,onsphase
21
5. Hyperpolarisationsphase (undershoot phase)
! Die Bewegung der K
+/Ionen wird sich verlangsamen
! Die K + Kanäle werden in die geschlossene Konforma;on erhalten
! Die zahlreichen und langsam Inak;vierende K
+Kanäle werden Hyperpolarisa4on verursachen
6. Ruhe Phase
! Na$K$ATPase stellen.den.Ruhepoten5al.zurück.
23
24
