Was ist Aktionspotentialgenerierung?
Ein Aktionspotential ist die Änderung der relativen Ladung über die Membran einiger Zellen in Tieren und Pflanzen. Zellen, die Aktionspotentiale aufweisen, werden erregbare Zellen genannt und umfassen Nervenzellen, Muskelzellen und Zellen des endokrinen Systems - oder hormonproduzierenden Systems. Aktionspotentialerzeugung ist der Prozess, der die Änderung der Ladung über die Membran verursacht.
Es gibt vier grundlegende Stufen, die an der Erzeugung von Aktionspotential beteiligt sind. Wenn kein Aktionspotential auftritt, befindet sich die Zelle in der Ruhephase. In einer Nervenzelle beträgt die relative Ladung in der Zelle zu diesem Zeitpunkt etwa -70 Millivolt (mV). Das Ruhepotential der Zelle wird durch geladene Ionen in und um die Zelle aufrechterhalten. Bei Nervenzellen werden positiv geladene Kaliumionen mit der Zellmembran gefunden, während sich positiv geladene Natriumionen und negativ geladene Chloridionen außerhalb der Zelle befinden.
Die Spiegel der Ionen, die sich innerhalb und außerhalb der Zelle befinden, werden durch Ionentore und Pumpen gesteuert. In der Ruhephase der Nervenzellen werden Kaliumionen in die Zelle gepumpt und Natriumionen abgepumpt. Die Konzentration dieser Ionen relativ zueinander bewirkt die Ladung über die Membran. Zu diesem Zeitpunkt soll die Zelle polarisiert sein.
Um ein Aktionspotential auszulösen, muss die Ladung innerhalb der Zelle umgekehrt werden. Wenn ein Reiz auf die Zelle ausgeübt wird, kann dies zu einer Depolarisation führen. Aktionspotentialgenerierung benötigt einen Reiz, der einen bestimmten Schwellenwert erreicht oder überschreitet. Wird die Schwelle nicht erreicht, wird das Aktionspotential nicht generiert. Die Größe des Aktionspotentials ist gleich, unabhängig davon, ob der Schwellenwert erreicht oder überschritten wird. Die Erzeugung des Aktionspotentials wird daher als "alles oder nichts" -Ereignis bezeichnet.
Während der Depolarisation öffnen sich die Ionenkanäle, so dass Natriumionen in die Zelle eindringen. Dies bewirkt, dass die Zellen eine Ladungsumkehr erfahren. Für Nervenzellen beträgt die Schwelle für die Erzeugung des Aktionspotentials eine Ladung von +40 mV. Dies geschieht in weniger als zwei Millisekunden oder zwei Tausendstelsekunden. Sobald das Aktionspotential erzeugt wurde, beginnt die Repolarisation dieses Bereichs der Zellmembran.
Sobald ein Aktionspotential innerhalb eines dieser Zelltypen ausgelöst wurde, spricht man von einer Selbstausbreitung. Dies bedeutet, dass das Aktionspotential in einem Bereich der Membran die Zellen dazu anregt, den Prozess der Aktionspotentialerzeugung im angrenzenden Abschnitt der Membran zu beginnen. Infolgedessen bewegt sich das Aktionspotential entlang der Länge der Zelle.