Verständnisproblem Bio - Bewegungsrichtung des Aktionspotentials
Hallo Community,
wir behandeln in Biologie (9. Klasse/Gymnasium) im Moment die Nervenzelle und die Erregungsweiterleitung. Nun haben wir in der letzten Stunde ein Arbeitsblatt bekommen, auf dem eine Kurve dargestellt war, die den Strom in Abhängigkeit von der Zeit bei einem Reiz zeigte. Die dritte Aufgabe des Blattes war "Tragen sie durch einen Pfeil in die Abbildung 1 (also die Kurve) die Bewegungsrichtng des Aktionspotentials ein." ... Nun, unsere Lehrerin meinte dann, der Pfeil müsste von links nach rechts verlaufen, aber ihre Erklärung konnte niemand richtig verstehen, sie erzählte noch etwas von einem Springseil, aber das war auch extrem unlogisch. Denn theorethisch muss doch die Depolarisation vor der Repolarisation kommen? Kann mir das irgendwer erklären?
Quelle des Bildes: http://www.didaktikonline.physik.uni-muenchen.de/piko/material/medizintechnik/medizintechnik/neuron1/aktionspot.gif
Danke schonmal ... Leseratte
3 Antworten
Also nach der Kurve ist 1 das Ruhepotential. Bei 2 kommt es zur Depolarisation wie du schon richtig festgestellt hast :) Das kommt durch einen "überschwelligen Reiz", also ein elektrischer Impuls, der stark genug ist, um die spannungsabhängigen Na+Kanäle zu öffnen, die sich in der Membran befinden. Von jetzt an können Natrium-Ionen in das Axon hinein diffundieren und dadurch wird die Ladung im Plasma positiver. Deshalb geht der Graph quasi nach oben. Man nennt das eine Umpolung, die kann bis auf einen Wert von +30mV steigen. Als nächstes öffnen sich dann die spannungsabhängigen K+Kanäle in der Membran. Die Kalium-Ionen diffundieren aus dem Axon heraus. Somit wird die Ladung wieder negativer, da positiv geladene Ionen das Axon verlassen. Das ist die Repolarisation (3). 4 zeigt dass, sich die Ladung noch nicht an das Ruhepotetialangeglichen hat, wozu es dann aber wieder kommt.
Also würde ich die Pfeilrichtung so begründen, dass das ganze also wieder von vorne ablaufen kann, sobald das Ruhepotential wieder hergestellt ist. Von links nach rechts, könnte man das dann immer so weiter zeichnen. Ansonsten verstehe ich die Frage aber nicht ganz, tut mir leid und das mit dem Springseil kann ich dir auch nicht erklären.
Ich hoffe ich konnte dir etwas weiterhelfen. Ich bin erstaunt, dass ihr das schon in der 9. macht. Ich mach gerade mein letztes Jahr und steh kurz vor dem Abi. Wir haben das letztens erst angefangen. Viel Erfolg! ;)
Das Ganze hatte ich ja verstanden, ich habe nur mit dieser Bewegungsrichtung ein Problem und hatte mich jetzt bei der Frage vertan, sie meinte von links nach rechts würde es sprunghaft weiterverlaufen, was für mich aber gänzlich unlogisch ist ;). Dankeschön trotzdem ...
Die Depolarisation ist doch, sofern der Pfeil von links nach rechts läuft, vor der Repolarisation. Die Öffnung der schnellen Na-Kanäle führt zu einem schnellen, positiven Anstieg der Kurve (Depolarisation,2), die langsamen K-Kanäle führen dann zu einem negativen Potential (Repolarisation,3), welches in der Hyperpolarisation (4) mündet und das Ruhepotential (5) einkehrt.
Links nach rechts passt also.
Da hat deine Lehrerin vermutlich das Kardiogramm des Herzens mit rein geworfen, was wenig damit zutun hat, aber dann sehr ähnlich aussieht - naja.
Nebenbei ist eine "Bewegungsrichtung" gar nicht ableitbar, da es grundsätzlich nur einen Punkt anzeigt, an dem eine Spannung abgeleitet wird - beim EKG ist jedoch diese räumliche Beziehung in diese Richtung sogar möglich. Die Bewegungsrichtung des Aktionspotentiales ergibt sich ja erst im Zusammenspiel mehrerer Zellen im Raum, von der Auslösenden Zelle zur nächsten inaktivierten. Die einzige sinnvolle Beschriftung in horizontaler Ausrichtung ist die Zeitachse.
Naja, ich werde sie infach noch einmal fragen, aber sie vertut sich sowieso öfter mal und dann ist die ganze Klasse verwirrt ...
Die Grafik hat nichts mit der Bewegungsrichtung eines AP zu tun. Sie zeigt nur die zeitlichen Abläufe eines AP und ist von links nach rechts zu "lesen". Die Aufgabe ist unsinnig. Was sich bewegen könnte wäre die Potentialhöhe oder die Erregung auf der Membran.
Geanu genommen hast du Recht, aber ich glaube man hat einen gewissen Interpretationsfreiraum.
Wenn du auf der y-Achse anstatt der Zeit, eine räumliche Skala aufträgst, so dass die y-Achse einem Nerv entspricht, dann würde sich das Potenzial nach links ausbreiten, der Pfeil auf dem Bild wäre also richtig eingezeichnet.
Bei 1 (links) lägen also die Nervenzellen, die noch nicht erregt wurden. Bei 2 die Nervenzellen, bei denen das AP gerade angekommen ist usw..
Kannst du mir auch erklären, warum das so ist?
Also nehmen wir an, die y-Achse ist ein Axon.
Die Natriumkanäle, die sich ganz links befinden, sind geschlossen.
Die benachbarte Region (2) der Membran beginnt sich gerade zu depolarisieren. Die Na-Kanäle sind offen. Durch die daraus folgende Depolarisation wird auch der linke Teil leicht depolarisiert. Sobald diese Depolarisation einen Schwellenwert erreicht, öffnen sich auch die spannungsabhängigen Na-Kanäle der Membran auf der linken Seite und das Aktionspotenzial wandert weiter.
Die Membran auf der rechten Seite wurde aber bereits erregt und kann so erst nach der Refraktäzeit erneut ein AP weiterleiten.
Folglich breitet sich das AP nach links aus.
Ach Mann, ich meinte von rechts nach links, sorry ... Denn genau so hätte ich vermutet, aber laut unserer Biolehrerin ist es halt von rechts nach links (siehe Graphik)...