Aktionspotential , die kurzzeitige (etwa eine Tausendstelsekunde) Umkehrung der elektrischen Polarisation der Membran einer Nervenzelle (Neuron) oder Muskelzelle. Im Neuron erzeugt ein Aktionspotential den Nervenimpuls und in der Muskelzelle die für alle Bewegungen erforderliche Kontraktion. Manchmal auch als a bezeichnet verbreitet Da eine Erregungswelle aktiv entlang der Nerven- oder Muskelfaser übertragen wird, wird ein Aktionspotential mit Geschwindigkeiten im Bereich von 1 bis 100 Metern (3 bis 300 Fuß) pro Sekunde geleitet, abhängig von den Eigenschaften der Faser und ihrer Umgebung .
Neuron; Leitung des Aktionspotentials Bei einem myelinisierten Axon verhindert die Myelinscheide, dass der lokale Strom (kleine schwarze Pfeile) durch die Membran fließt. Dies zwingt den Strom, durch die Nervenfaser zu den nicht myelinisierten Knoten von Ranvier zu wandern, die eine hohe Konzentration an Ionenkanälen aufweisen. Bei Stimulation übertragen diese Ionenkanäle das Aktionspotential (große grüne Pfeile) zum nächsten Knoten. Daher springt das Aktionspotential entlang der Faser, wenn es an jedem Knoten regeneriert wird, ein Prozess, der als saltatorische Leitung bezeichnet wird. In einem nicht myelinisierten Axon breitet sich das Aktionspotential entlang der gesamten Membran aus und verblasst, wenn es durch die Membran zurück in die ursprüngliche depolarisierte Region diffundiert. Encyclopædia Britannica, Inc.
Vor der Stimulation hat ein Neuron oder eine Muskelzelle eine leicht negative elektrische Polarisation; das heißt, sein Inneres ist im Vergleich zur extrazellulären Flüssigkeit negativ geladen. Dieser polarisierte Zustand entsteht durch eine hohe Konzentration an positiv geladenen Natrium Ionen außerhalb der Zelle und eine hohe Konzentration an negativ geladenen Chloridionen (sowie eine geringere Konzentration an positiv geladenen Kalium ) Innerhalb. Das resultierende Ruhepotential misst normalerweise etwa -75 Millivolt (mV) oder -0,075 Volt , das Minuszeichen zeigt eine negative Ladung im Inneren an.
Ionendurchlässigkeit und Aktionspotential Änderungen der Ionendurchlässigkeit, die dem Aktionspotential zugrunde liegenElektrisches Potential wird links in Millivolt, rechts die Ionendurchlässigkeit in offenen Kanälen pro Quadratmillimeter abgestuft. Beim Ruhepotential liegt das Membranpotential nahe EZU, das Gleichgewichtspotential von K+. Wenn sich Natriumkanäle öffnen, depolarisiert die Membran. Wenn die Depolarisation das Schwellenpotential erreicht, löst sie ein Aktionspotential aus. Die Erzeugung des Aktionspotentials bringt das Membranpotential nahe an EAuf, das Gleichgewichtspotential von Na+. Wenn sich Natriumkanäle schließen (Senkung von Na+Permeanz) und Kaliumkanäle öffnen sich (Erhöhung von K+Permeanz) repolarisiert die Membran. Encyclopædia Britannica, Inc.
Bei der Erzeugung des Aktionspotentials öffnet die Stimulation der Zelle durch Neurotransmitter oder durch sensorische Rezeptorzellen teilweise kanalförmige Proteinmoleküle in der Membran. Natrium diffundiert in die Zelle und verschiebt diesen Teil der Membran in Richtung einer weniger negativen Polarisation. Wenn dieses lokale Potential einen kritischen Zustand erreicht, der als Schwelle Potential (Messung etwa -60 mV), dann öffnen sich die Natriumkanäle vollständig. Natrium durchflutet diesen Teil der Zelle, der sofort auf ein Aktionspotential von etwa +55 mV depolarisiert. Depolarisation aktiviert Natriumkanäle in benachbart Teile der Membran, so dass sich der Impuls entlang der Faser bewegt.
Wenn der Eintritt von Natrium in die Faser nicht durch den Austritt eines anderen Ions mit positiver Ladung ausgeglichen würde, könnte ein Aktionspotential nicht von seinem Spitzenwert abfallen und zum Ruhepotential zurückkehren. Die abfallende Phase des Aktionspotentials wird durch das Schließen von Natriumkanälen und das Öffnen von Kaliumkanälen verursacht, wodurch eine Ladung, die ungefähr der in die Zelle eingebrachten Menge in Form von Kaliumionen entspricht, austritt. Anschließend pumpen Proteintransportmoleküle Natriumionen aus der Zelle und Kaliumionen hinein. Dadurch werden die ursprünglichen Ionenkonzentrationen wiederhergestellt und die Zelle für ein neues Aktionspotential vorbereitet.
Der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin wurde 1963 an Sir A. L. Hodgkin, Sir A. F. Huxley und Sir John Eccles für die Formulierung dieser ionischen Mechanismen, die an der Nervenzellaktivität beteiligt sind, verliehen.
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