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Spannungsimpuls

Spannungsimpuls angelegt, so fließt während der Änderung der Spannung ein kapazitiver Strom, der den Kondensator auf- bzw entlädt. Nachdem sich eine konstante Spannung eingestellt hat, fließt der Strom allerdings nur noch über den Widerstand und ist je nach Konformationszustand der Ionenkanäle unterschiedlich. Ein Beispiel einer Rechteckspannung als Impuls und einer Antwort eines RC-Gliedes wird in Abbildung 2.3 gezeigt. Abbildung 2.3: Angelegte Rechteckspannung und Stromantwort eines RC- Gliedes. (Axon Guide, 2008) 16

2.4 Ionenkanäle Ionenkanäle sind in der Zellmembran eingelagerte Proteinkomplexe, mit deren Hilfe Ionen die Zellmembran entlang ihres elektrochemischen Gradienten überwinden können. Sie setzen sich aus mehreren gleichen oder verschiedenen Untereinheiten zusammen. Um fest in der Membran verankert zu sein, müssen Proteinstrukturen, die sich innerhalb der Membran befinden hydrophoben, Strukturen, die sich unter- oder oberhalb der Membran befinden, hydrophilen Charakter besitzen. Ein schematischer Aufbau eines nikotinischen Acetylcholinrezeptors kann in Abbildung 2.4 betrachtet werden. Abbildung 2.4: Schematischer Aufbau eines nikotinischen Acetylcholinrezeptors mit symmetrischen Untereinheiten. (Scheffel, 2013) Die Permeabilität wird durch Konformationsänderung der Kanalproteine verändert. Eine Öffnung würde die Permeabilität erhöhen, während ein geschlossener Zustand die Permeabilität der Biomembran senken würde. Grundsätzlich gibt es drei mögliche Stimuli, bei denen sich Kanalproteine öffnen können: elektrische, chemische oder physikalische Reize. Abhängig davon, durch welchen dieser Reize ein Ionenkanal geöffnet werden kann, unterscheidet man spannungsgesteuerte, ligandengesteuerte und mechanosensitive, lichtgesteuerte oder temperaturgesteuerte Ionenkanäle. 17

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