Sensors and Actuators - Fachbereich Physik der Universität ...

Schematische Darstellung eines Neurons
(Kandel, Schwartz, Jessel –
Neurowissenschaften, Spektrum Verlag)
depolarization
membrane potential [mV]
resting
potential
hyperpolarization
23
sodium equilibrium potential at +60 mV
action potential
conductivity of open
sodium channels
conductivity of open
potassium channels
potassium equilibrium potential at - 85 mV
0
4ms
Aktionspotenzial (linke Y-Achse) und Leitfähigkeiten der
Ionenkanäle (rechte Y-Achse).
Cm
K +
Na +
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
+ +
A -
K +
Na +
K +
Na +
Na +
extracellular side
+ +
E
Na
g
Na
+_
Cl-
E
K
K +
Cl -
K +
g K INa
Na +
Na +
Na +
Na ATP ADP + P
+ i
K +
K +
K +
Cl -
axoplasm = cytoplasmic side Na - K pump
+_
+
+
A -
IK
Na +
Cl -
K +
E Cl
A -
g Cl
Das Aktionspotenzial hat seinen Ursprung im selektiven und
zeitlich genau abgestimmten Öffnen und Schließen von
spannungsgesteuerten Na + - und K + - Ionenkanälen.
Die Schaltung des Aktionspotenzials wird über Ionenkanäle bewerkstelligt, die damit als
kombinierte ‚Nanosensoren-Nanoaktoren’ fungieren. D.h. auch in der Natur kann ein
Sensor gleichzeitig auch ein Aktor sein: Die Ionenkanäle in Neuronen und Muskelzellen
sind Aktoren im Sinne von Ventilen und Durchflussreglern.
+_
K +