1

Messung des Ruhepotentials einer Nervenzelle

2

Extrazellulär

intrazellulär

K+ 4mMNa+ 120 mMGegenion:Cl-

K+ 120 mMNa+ 5 mMGegenion:Organische Anionen

Entstehung des Ruhepotentials

K+kanal offenNa+-kanal zuNa+-K+Pumpe

3

Elektr.Potentialdifferenz

Konzentrationsgradient

- +

K-kanal offenPlasmamembran

Elektr.Potentialdifferenz

Konzentrationsgradient

- +

4

Elektr.Potentialdifferenz

Konzentrationsgradient

- +

Elektr.Potentialdifferenz

Konzentrationsgradient

- +

5

Gleichgewichtspotential:

Das elektrische Potential, bei dem kein Nettostrom von Ionen erfolgt.Wichtige Faktoren:1. Ungleichverteilung der Ionen zwischen Zellinnerem und

Extrazellurraum2. Offene Ionenkanäle

Das Ruhepotential entspricht weitgehend dem K+ Gleichgewichtspotential und liegt bei ca. –70 mV.

EK = -70 mVENa = +30mV; +55 mV

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Zeit (ms)

Potential (mV)

Hyper- Depolarisation Aktions- Hyper-Polarisation potentiale polarisation

Reiz

Schwelle

Aktionspotential

Aktionspotential:

Am Schwellenpotentialerfolgt Öffnung vonNa+ kanälen

Na+ strömt in Zelle ein

Umpolung der Membranbis zum Na+ gleichge-wichtspotential (+ 55 mV)

Repolarisation:Schließen der Na-kanäle;Öffnung spannungs-abhängiger K+-kanäle

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+ + + + +- - - - -

außen

innen

Ruhemembranpotential

+ + + + +

- - - - - Aktionspotential

Umgepolte Membrandurch Na+Einstrom

+ + + + +- - - - -

Na+

K+Repolarisation

durch K+ausstrom

Sinneszellen und Sinnesorgane

8

SinneszellenVerarbeiten Veränderungen des Energieflußes derUmwelt (Reize).Adäquater Reiz: der Reiz, auf den die Sinneszelle amempfindlichsten reagiert.5 „klassische“ Sinne: Sehen, Hören, Riechen,

Schmecken, FühlenChemorezeptorenMechanorezeptorenPhotorezeptorenThermorezeptoren

ElektrorezeptorenMagnetfeldrezeptoren

Sinneszellen übersetzen die Reizenergie in elektrischeErregung (= Transduktion)

9

Photorezeptororgane

10

Mechanorezeption: Gehör

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Sekundäre SinneszellenSz ohne Axon. BildetSynapse mit Dendritdes nachgeschaltetenNeurons

Geschmackszellen Haarzellen

Primäre SinneszellenSz besitzt eigenes Axon

Riechzellen Mechanorez.

Riechzellen SäugetierMechanorezeptor Insekt

Geschmackszellen SäugetierHaarzellen Säugetier

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Selektiv sensitiverTransducer

High-gainVerstärker

Rezeptor-zelle

Neurales Signal

ReizeFunktionen derSinneszelle

Reiz-ErregungstransformationStreckrezeptor Flußkrebs – primäre Sinneszelle

Transduktion

Integration

Aktions-Potential-Entstehung

Impulsleitung

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Reiz

Rezeptor-potential

Impuls-folge

Impuls-frequenz

Zeit (ms)

Reiz-Intensität

Membran-potential

Membran-potential

Aktions-Potentalepro sec

Reiz-Erregungs-transformation

Kennlinie

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Menschliches Gehör:

Intensitätsbereichvon 13 Zehnerpotenzen

Entspricht dem Gewichtsverhältnisvon 1 Maus und5 Elefanten

Aufbau von Sinneszellen und Sinnesorganen

1. Chemorezeption

Geruch- und Geschmacksinn

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Chemorezeption I: Riechen

Siebbein

Epithel

Riech-Zelle mitCilien

Riechepithel:Mensch: 2.5 – 5 cm2

Hund: 85 cm2

Fisch

Schaf

Nasenöffnung

äußereNasen-öffnung

Riechepithel

Riechepithel

Innere Nasenöffnung

16

17

Primärprozess Chemotransduktion

cAMP:Second messenger(intrazellulärer Boten-Stoff)

Duftstoff aktiviertRezeptorprotein(Schlüssel-Schloß-Prinzip)

SignalkaskadeBildung cAMP

cAMP beeinflußtÖffnungswahrscheinlich-keit des Ionenkanals

Second messenger (intrazellulärer Botenstoffe)

z.B.:cAMPcGMPCa++

Verstärkungsschritt:

Bindung eines Duftstoffes an Rezeptorproteinkann Enzymkaskade mehrfach auslösen. Bildungvon 1000-2000 Molekülen cAMP.

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Lichtsinnesorgane

Beispiel: Linsenauge

19

Licht-einfall

Aufbau der Netzhaut (Retina)

Sehzellen: Stäbchen und Zapfen Schaltneurone:

Bipolare Zellen und GanglienzellenHorizontalzellen und Amakrine Zellen

MetabolischerAbschnitt

LichtempfindlicherAbschnittBildung Rezeptor-potential

Synapsen mitBipolarenZellen

Photorezeptorzellen

Außenglied

Innenglied

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Sehfarbstoff (Rhodopsin):

Proteinanteil: Opsin+Retinal

1. Schritt der Phototransduktion:Lichtaktivierung des Rhodopsins

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MechanorezeptorenBeispiel Innenohr

Hörorgan(Cochlea)

Gleich-gewichtsorgan

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