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Erregungsleitung innerhalb der Nervenzelle 03:40 min

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Transkript Erregungsleitung innerhalb der Nervenzelle

Hallo, mein Name ist Sabine und in diesem Video möchte ich dir die Erregungsleitung im Axon erklären. Nach diesem Film weißt du dann, wie ein Aktionspotential vom Axonhügel bis zum Endknöpfchen weitergeleitet wird. Als Erstes betrachten wir das Axon ohne Myelinscheide, also die marklose Nervenfaser. Es liegt ein Ruhepotential an, das heißt die Zwischenzellflüssigkeit ist gegenüber dem Cytoplasma positiv geladen. Wenn an der Stelle A ein Aktionspotential auftritt, wird die Membran umgepolt. Sowohl in der Zwischenzellflüssigkeit, als auch im Cytoplasma grenzen jetzt frei bewegliche Ladungen aneinander. Die gegensätzlichen Ladungen ziehen sich an und in der Umgebung der Stelle A beginnen die Ionen zu wandern. Das heißt konkret: In der Zwischenzellflüssigkeit werden die Chloridionen die Natriumionen von der Stelle B zur Stelle A ziehen. Durch das Aktionspotential an der Stelle A befinden sich im Cytoplasma sehr viele Natriumionen und Kaliumionen, die beide positiv geladen sind. Die Natriumionen werden abgestoßen und wandern Richtung Stelle B. Durch diese Ionenwanderung wird die Stelle B nach und nach depolarisiert und es kann ein Aktionspotential ausgelöst werden. Wir du sicherlich weißt, ist die kontinuierliche Erregungsleitung an marklosen Fasern deutlich langsamer als die saltatorische an Fasern mit Myelinscheide. Doch warum ist das so? Zum einen liegt das daran, dass die Ionen sich über die Membran hin anziehen, das heißt die Chloridionen ziehen immer noch die Natriumionen im Cytoplasma an und die organischen Anionen ziehen die Natriumionen an der Stelle B aus der Zwischenzellflüssigkeit an. Außerdem sind die organischen Anionen im Cytoplasma unbeweglich. Das heißt die wandernden Natriumionen kommen nur sehr schwer an ihnen vorbei. Zu guter Letzt gibt es auch noch Leckströme, die bewirken, dass einige der beweglichen Ionen durch die Membran hindurch diffundieren können. Diese 3 Gründe sorgen dafür, dass die Ionenwanderung verlangsamt ist und somit die Erregungsleitung am Axon ohne Myelinscheide langsamer ist. Nun kommen wir zur Erregungsleitung im Axon mit Myelinscheide, das ist also eine markhaltige Nervenfaser. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass sie regelmäßig von Schwannschen Zellen umwickelt wird, die als Isolationsschicht dienen. Aktionspotentiale entstehen immer im Zwischenraum von 2 Schwannschen Zellen, dem Ranvierschen Schnürring. Wenn hier an der Stelle A ein Aktionspotential auftritt, passieren die selben Vorgänge wie beim Axon ohne Myelinscheide, doch hat die Isolationsschicht aus Schwannschen Zellen einige Vorteile zu bieten. Durch die Schwannschen Zellen herrscht ein großer Abstand zwischen Zwischenzellflüssigkeit und Cytoplasma. Daher können sich die Ionen in den beiden Flüssigkeiten nicht gegenseitig anziehen. Außerdem gibt es keine Leckströme, da die beweglichen Ionen nicht durch die Schwannschen Zellen hindurch kommen. Somit springen die Aktionspotentiale von Schnürring zu Schnürring und in markhaltigen Nervenfasern können somit Spitzengeschwindigkeiten in der Weiterleitung von Erregungen von 120 m/s erreicht werden. Dieses Thema ist zugegeben sehr schwierig. Ich hoffe, ich konnte trotzdem einige deiner Fragen zu diesem Thema beantworten. Ich bedanke mich für das Zusehen und hoffentlich bis bald, Sabine.

7 Kommentare
  1. Danke dir sehr für das tolle Video. Ich würde mir Folgendes hinzu sehr wünschen:
    Dass du vor jedem Fachbegriff, das einem "Biologieschwachen" Schwierigkeiten bereiten könnte, die einfache, normalsterbliche "Benennung" dessen verwindest. Z.B. die Nervenzelle, also das Neuron.

    Das macht die Sache für die Empfänger viel leichter :)

    Ich bin dir trotzdem sehr dankbar für das Video.

    Von Deleted User 694709, vor mehr als einem Jahr
  2. Also wirklich besser verstanden habe ich es jetzt auch nicht... Viel zu zack zack zack...

    Von Jens Aha, vor fast 5 Jahren
  3. Ich finde das Video inordnung, hättest vielleicht für nicht schnell verstehende "Biologen" etwas langsamer sprechen können ;)

    Von Souhailahernandez, vor mehr als 5 Jahren
  4. Hey Sonja,
    am Anfang habe ich ein kleines "Krisseln" gehört. Sonst habe ich aber keine Störungen feststellen können. Ich hoffe der Inhalt des Videos konnte dir trotzdem helfen.

    Von Jan R., vor fast 7 Jahren
  5. entweder ist mein internet kaputt oder das video! man hört es nur völlig abgehackt.

    Von sonja e., vor fast 7 Jahren
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Erregungsleitung innerhalb der Nervenzelle Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Erregungsleitung innerhalb der Nervenzelle kannst du es wiederholen und üben.

  • Definiere Schlüsselbegriffe der Erregungsweiterleitung.

    Tipps

    Die isolierende Schicht an markhaltigen Nervenfasern wird von Ranvier’schen Schnürringen unterbrochen. Die Erregung des Axons springt von einem zum nächsten Schnürring.

    Ein Leck ist ein anderes Wort für ein Loch, durch das Substanzen unerwünscht ein- oder austreten.

    Lösung

    Eine marklose Nervenfaser ist ein Axon ohne Myelinscheiden. Hier findet die kontinuierliche Erregungsleitung statt. Das bedeutet, dass die Erregung fortlaufend, am gesamten Axon entlang, weitergeleitet wird. Diffundieren davon unabhängig bewegliche Ionen durch die Zellmembran, handelt es sich um sogenannte Leckströme.

    Im Gegensatz dazu findet die saltatorische Erregungsleitung an Axonen statt, welche von Myelinscheiden ummantelt sind. Unterbrechungen in dieser isolierenden Schicht heißen Ranvier’sche Schnürringe. Hier springt die Erregung von einem zum nächsten Schnürring.

  • Beschreibe den Ablauf der kontinuierlichen Erregungsleitung.

    Tipps

    Bei der Erregungsleitung wird ein Aktionspotential nicht weitergegeben, sondern sequenziell immer wieder neu ausgebildet. Das bedeutet, dass sämtliche Schritte, die zur Ausbildung eines Aktionspotentials gehören, immer wieder durchlaufen werden.

    Lösung

    Der Ablauf der kontinuierlichen Erregungsleitung in marklosen Nervenfasern.

  • Vergleiche die kontinuierliche mit der saltatorischen Erregungsleitung.

    Tipps

    Das Wort kontinuierlich kommt vom lateinischen kontinuare für fortsetzen.

    Das Wort saltatorisch kommt vom lateinischen saltare für springen.

    Ist ein Axon von einer Myelinscheide umgeben, sinkt die Gefahr von Leckströmen erheblich.

    Lösung

    $\begin{array}{l|c|c} Überbegriff & Kontinuieriche~Erregungsleitung & Saltatorische~Erregungsleitung \\ \hline Geschwindigkeit & langsam & schnell \\ \hline Depolarisation & am~gesamten~Axon & an~Schnürringen \\ \hline Gefahr~von~Leckströmen & hoch & niedrig \\ \hline Energieverbrauch & hoch & niedrig \\ \hline Beispielorganismen & Tintenfisch & Mensch \\ \end{array}$

  • Fasse strukturelle Gemeinsamkeiten und Unterschiede der Erregungsleitung in verschiedenen Axonen mit Hilfe eines Modells aus Dominosteinen zusammen.

    Tipps

    Die beiden Dominostein-Reihen stehen für zwei unterschiedliche Axone.

    Der Finger, der gegen den ersten Dominostein tippt, soll die erste Depolarisation am Axonhügel darstellen.

    Wird die Erregungsleitung durch Myelinscheiden verlangsamt oder beschleunigt?

    Lösung

    Erläuterung des Dominostein-Modells: In der Abbildung stellt die obere Reihe ein markloses (1), die untere dagegen ein markhaltiges (2) Axon dar. Die Einbindung der Strohhalme simuliert Myelinscheiden am Axon (3). Die einzelnen Dominosteine zwischen den Strohhalmen entsprechen damit den Ranvier’schen Schnürringen (4).

    Wird der erste Dominostein zum Kippen gebracht, entspricht dies dem ersten Aktionspotential am Axonhügel. Von dort breitet sich die Kippbewegung entlang der beiden Reihen aus. Ein Ruhepotential wird hierbei durch einen stabil stehenden, ein Aktionspotential dagegen durch einen umfallenden Dominostein dargestellt.

    Die untere Reihe wird ihren Endpunkt schneller erreichen als die obere, da die Verwendung von Strohhalmen den Ablauf beschleunigt. Daher entspricht das Umfallen der oberen Reihe der kontinuierlichen, sowie das Umfallen der unteren Reihe der saltatorischen Erregungsleitung.

  • Erkläre den Geschwindigkeitsunterschied zwischen kontinuierlicher und saltatorischer Erregungsleitung.

    Tipps

    Drei der fünf Antwortmöglichkeiten sind richtig.

    Eine Anziehung von Ionen zwischen dem Zellinneren und -äußeren am Ort des Aktionspotentials führt dazu, dass die Ionenwanderung in Richtung Endknöpfchen verlangsamt wird.

    Ionen, welche durch die Zellmembran hindurch diffundieren, verringern in geringem Maße das Membranpotential.

    Lösung

    Kontinuierliche Erregungsleitung bei marklosen Nervenfasern
    Das am Axonhügel entstehende Aktionspotential wird kontinuierlich, das gesamte Axon entlang, weitergeleitet. Verschiedene Faktoren wirken dem entgegen: Kationen und Anionen aus dem Cytoplasma und der Zellzwischenflüssigkeit ziehen sich über die Membran hinweg an. Kleine, bewegliche Ionen können durch die Membran hindurch diffundieren. Das Ergebnis sind Leckströme. Als Konsequenz wird die Ionenwanderung und damit auch die Erregungsleitung verlangsamt.

    Saltatorische Erregungsleitung bei markhaltigen Nervenfasern
    Hierbei sind die Axone von isolierenden Myelinscheiden umgeben, welche die Anziehung von Ionen zwischen dem Zellinneren und -äußeren verringert. Zusätzlich reduziert diese Myelinisierung das Vorkommen von Leckströmen. Aktionspotentiale werden nur an den Ranvier’schen Schnürringen ausgebildet und überspringen die mit Myelinscheiden umwickelten Axonteile. Daher ist diese Art der Weiterleitung deutlich schneller.

  • Untersuche die Folgen der Multiplen Sklerose auf die saltatorische Erregungsleitung.

    Tipps

    Zwei Begriffe passen in keine Lücke.

    Bei einer Autoimmunerkrankung richtet sich das Immunsystem des Körpers gegen sich selbst.

    Wird die Myelinisierung von markhaltigen Nervenfasern angegriffen, so fallen sämtliche Vorteile dieser Isolierung für die Erregungsleitung weg.

    Lösung

    Bei der Multiplen Sklerose werden die Myelinscheiden der Nervenfasern teilweise oder vollständig abgebaut. Diese sind in gesunden Fasern für die Isolierung der Axone zuständig. Wird diese verringert, erhöht sich zum einen die Gefahr von Leckströmen und zum anderen die Anziehung von Ionen zwischen dem Cytoplasma und der Zwischenzellflüssigkeit. Beide Faktoren führen zu einer Reduktion der Erregungsleitgeschwindigkeit.

    Multiple Sklerose ist eine Autoimmunerkrankung. Das bedeutet, dass körpereigene Immunzellen die Markscheiden der Axone angreifen und sogenannte Entmarkungsherde entstehen. Diese können überall im zentralen Nervensystem auftreten und vielfältige Symptome, wie Sehstörungen, Spasmen oder Schluckbeschwerden, auslösen. Die Entzündungen können bis hin zu komplettem Signalverlust durch axonale Schäden führen.