Nerven im menschlichen Nerven im menschlichen KörperKörper

NervenzellenNervenzellen

NervenmembranenNervenmembranen

IonenkanäleIonenkanäle

Das Nervensystem eines Menschen enthält Das Nervensystem eines Menschen enthält

etwa 25 Milliarden Nervenzellen.etwa 25 Milliarden Nervenzellen.

Die NervenfaserDie Nervenfaser

Sie leitet Informationen zu Sie leitet Informationen zu

Nervenzellen, Muskelfasern und Drüsen.Nervenzellen, Muskelfasern und Drüsen.

Eine Nervenfaser kann bis zu einer Länge Eine Nervenfaser kann bis zu einer Länge

von 1 m haben.von 1 m haben.

Das Schema Das Schema einer Nervenzelleeiner Nervenzelle

Das AxonDas Axon

AxondAxondurchmesser : urchmesser : o,o1 – 0,002 mmo,o1 – 0,002 mm

1.Endknöpfchen 1.Endknöpfchen

2.Synapsen: 2.Synapsen: bis zu 10 000 an einer bis zu 10 000 an einer NervenzelleNervenzelle

3.Dendriten:3.Dendriten:

Ist die Nervenfaser - ein Ist die Nervenfaser - ein Zylinderkondensator?Zylinderkondensator?

Die Oberfläche der Zelle Die Oberfläche der Zelle undunddie Dicke der Membran( Plattenabstand)die Dicke der Membran( Plattenabstand)

ergeben = die Kapazität des Kondensatorsergeben = die Kapazität des Kondensators

Die Membran stellt das Die Membran stellt das DielektrikumDielektrikum dar. dar.

Aufbau einer Nervenfaser

Hohlzylinder

Elektrolyte

Nervenmembran= Isolierschicht ( Dielektrikum)

Elektrisch leitende Flüssigkeit (Elektrolyte)

Axon

Die MembranDie Membran

Kanäle:Kanäle: Geöffneter Zustand: Geöffneter Zustand:

Für Kalium und Natrium Ionen durchlässigFür Kalium und Natrium Ionen durchlässig

Im Innern der Nervenzelle:Im Innern der Nervenzelle:

Positive Kalium und negative organische Positive Kalium und negative organische

IonenIonen

Außerhalb der Zelle:Außerhalb der Zelle:

Positive Natriumionen (Na+)Positive Natriumionen (Na+)

Negative Chlorionen ( Cl)Negative Chlorionen ( Cl)

Ruhezustand der Zelle

+ Kaliumionen

- organische Ionen

Elektrolyte

Nervenmembran= Isolierschicht ( Dielektrika)

Elektrisch leitende Flüssigkeit (Elektrolyte)

K+k+

K+K+

Na+K+

Na+ - Cl K+

Kanäle

Na+ -Cl Na+ Na+

Ionenpumpe

Das RuhepotentialDas Ruhepotential

EnergieaufwandEnergieaufwand => =>

Die Ionenpumpe – Transportmechanismus –Die Ionenpumpe – Transportmechanismus –

sorgt für den Ruhezustand.sorgt für den Ruhezustand.

Kaliumporen öffnen sich:Kaliumporen öffnen sich:

Was passiert?Was passiert?

Im InnernIm Innern: Mangel an positiven Ladungen: Mangel an positiven Ladungen

Spannung zwischen Inneren der Zelle und Spannung zwischen Inneren der Zelle und Außenraum entsteht Außenraum entsteht

Das RuhepotentialDas Ruhepotential ( -60 bis -70 mV)( -60 bis -70 mV)

Messung mit einer MikroelektrodeMessung mit einer Mikroelektrode

Die Messung kann mit einer Mikroelektrode Die Messung kann mit einer Mikroelektrode

- in der Faser- in der Faser

- und in der Flüssigkeit außerhalb der - und in der Flüssigkeit außerhalb der

Nervenmembran gemessen werden.Nervenmembran gemessen werden.

K+ Ionendiffundieren nach außen

+ Kaliumionen

Nervenmembran= Isolierschicht ( Dielektrika)

--

k

_-

-

Kanäle

Na+ - Chl

K+ K+ K+ Na+ Na+ K+ K+

K+ K+ K+ FlüssigkeitSpannung

Mikroelektrode

Ionenpumpe

Das Aktionspotential:Das Aktionspotential:

Ein Nervensignal überschreitet best. Ein Nervensignal überschreitet best. Schwellenwert:Schwellenwert:

Schlagartige Änderung des PotentialsSchlagartige Änderung des Potentials Dieser Impuls nennt man: AktionspotentialDieser Impuls nennt man: Aktionspotential

Was geschieht dabei?Was geschieht dabei?

Natriumkanäle werden kurzzeitig Natriumkanäle werden kurzzeitig

geöffnet:geöffnet:

Na+ Ionen strömen ins Innere derNa+ Ionen strömen ins Innere der

Zelle:Zelle:

positiver Spannungsimpuls von + 30mVpositiver Spannungsimpuls von + 30mV

wird erzeugt.wird erzeugt.

Kettenreaktion in der NervenfaserKettenreaktion in der Nervenfaser

Durch den Impuls werden benachbarte Durch den Impuls werden benachbarte

Kanäle geöffnet = Kanäle geöffnet =

1.Umpolung In der Nervenfaser1.Umpolung In der Nervenfaser

2. Na + Kanäle schließen sich=>2. Na + Kanäle schließen sich=>

K+ Kanäle öffnen sich K+ Kanäle öffnen sich

=> „=> „Ruhepotential“Ruhepotential“

Quellen:Quellen:

Internet: Internet: www.biokurs.dewww.biokurs.de

Bücher: 1.Biologie heute SII ( Schroedel 10540)Bücher: 1.Biologie heute SII ( Schroedel 10540)

2. Informationsverarbeitung - (Schroedel 10517)2. Informationsverarbeitung - (Schroedel 10517)

Wolfgang Miram/ Dieter KrumwiedeWolfgang Miram/ Dieter Krumwiede

3. Natura 10/11 (Klett) ISBN 3-12-043300-43. Natura 10/11 (Klett) ISBN 3-12-043300-4

4. Physik 12/13 ( Schroedel) Dorn Bader4. Physik 12/13 ( Schroedel) Dorn Bader