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Lexikon der Biologie: Aktionspotential

Aktionspotential, Nervenimpuls, gelegentliche (nicht korrekte Bezeichnung) spike, kurze Änderung (Umkehrung) des Membranpotentials (Ruhepotential) erregbarer Zellen; stellt einen für jede Zelle konstanten Ablauf von Depolarisation und Repolarisation der Zellmembran dar ( vgl. Abb. ). Dieser Vorgang tritt immer selbsttätig ein, sobald ein bestimmtes Schwellenpotential überschritten wird, dessen absoluter Betrag keinen Einfluß auf die Amplitudenhöhe des Aktionspotentials hat. (Diese Tatsache der Konstanz des Aktionspotentials wird als Alles-oder-Nichts-Gesetz bezeichnet.) Während des Verlaufs des Aktionspotentials wird eine erhöhte Permeabilitätsänderung der Membran für Na+- und K+-Ionen ausgelöst (Natrium, Kalium). In der Depolarisationsphase werden zuerst spannungsabhängige Na+-Kanäle geöffnet (Natriumkanäle, Refraktärzeit), Na+-Ionen strömen in die Zelle ein (außen hohe Na+-Ionenkonzentration gegenüber dem Zellinnern, Ionengradient), wodurch eine Ladungsumkehr der inneren Zellmembran von negativ zu positiv erfolgt. Bereits in der ansteigenden Phase des Aktionspotentials wird die Inaktivierung der Natriumkanäle wirksam, während spannungsabhängige K+-Kanäle (Kaliumkanäle) geöffnet werden; es erfolgt ein Ausstrom von K+-Ionen (außen niedrigere K+-Ionenkonzentration gegenüber dem Zellinnern). Die Depolarisationsphase entspricht also einem Na+-Einstrom (auch Ca2+-Ionen können daran beteiligt sein) und die Repolarisationsphase einem K+-Ausstrom (voltage-clamp-Methode). Dem Aktionspotential folgt eine Hyperpolarisationsphase (= Nachpotential; Hyperpolarisation), die durch den Ausstrom der K+-Ionen verursacht wird; die K+-Kanäle werden erst nach Erreichen des Ruhepotentials wieder geschlossen. Direkt nach dem Aktionspotential ist die Zelle nicht wieder sofort erregbar; man spricht daher von der Refraktärzeit, die in absolute und relative Refraktärzeit unterschieden wird. Der grundlegende Ablauf des Aktionspotentials ist für alle erregbaren Zellen gleich, wobei je nach Zelltyp verschiedene Ionenkanäle daran beteiligt sein können. Der bei diesen Vorgängen fließende Strom der Na+- bzw. K+-Ionen wird in der älteren Lit. gelegentlich auch Aktionsstrom genannt. aktiver Transport, Bioelektrizität, Calciumkanäle, elektrische Reizung, Erregung, Erregungsleitung, Generatorpotential, Hodgkin (A.L.), Huxley (A.F.), Ionenpumpen, Reiz, Rezeptoren, Rezeptorpotential, Synapsen; Nervenzelle II.

H.W./E.J.



1


2

Aktionspotential

1 Phasen des Aktionspotentials; 2 Verlauf des Aktionspotentials bei verschiedenen Zelltypen von Warmblütern (mV = Millivolt, ms = Millisekunden)




Aktionspotential

Das Schema für eine Impulsfortleitung zeigt die Na+- und die K+-Ionen-Beweglichkeit durch die Axonmembran während des Durchlaufs eines Impulses.

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