Aktionspotenzial

Ein Aktionspotenzial ist eine elektrische Signalfolge, die in Nervenzellen (Neuronen), Muskelzellen oder in bestimmten pflanzlichen Geweben (Beispiel: die fleischfressende Venusfliegenfalle, deren Sinneshaare Beutetiere erkennen und den Schließmechanismus der Klappfallen auslösen) auftritt und eine wichtige Rolle bei der Übertragung von Informationen spielt. Es handelt sich um eine kurzzeitige Änderung des elektrischen Membranpotenzials einer Zelle, die eine schnelle und effiziente Kommunikation zwischen verschiedenen Zellen ermöglicht.
Ein Aktionspotenzial wird ausgelöst, wenn eine bestimmte Schwelle des Membranpotenzials erreicht wird. Dies geschieht normalerweise durch die Einwirkung von Reizen oder Erregungen, die die Membranpotenzialänderung in Richtung positiver Werte treiben. Ein typisches Aktionspotenzial besteht aus verschiedenen Phasen:

1. Ruhezustand: In diesem Zustand ist die Zellmembran polarisiert, was bedeutet, dass es einen Unterschied in der elektrischen Ladung zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Zelle gibt. Die Membran ist negativ geladen, was als Ruhepotential bezeichnet wird.
2. Depolarisation: Wenn ein Reiz ausreicht, um die Membranpotenzialschwelle zu erreichen, öffnen sich spannungsgesteuerte Natriumkanäle in der Zellmembran. Dies ermöglicht den Einstrom von Natriumionen in die Zelle und führt zu einer raschen Depolarisation der Membran. Das Membranpotenzial wird positiver.
3. Spitze des Aktionspotenzials: Während der Depolarisation erreicht das Membranpotenzial einen Spitzenwert, normalerweise in der Nähe von +30 Millivolt.
4. Repolarisation: Nachdem das Membranpotenzial seinen Höhepunkt erreicht hat, schließen sich die Natriumkanäle, und spannungsgesteuerte Kaliumkanäle öffnen sich. Dies führt zum Ausstrom von Kaliumionen aus der Zelle, was die Membranpotenzial wieder in Richtung der negativen Werte bewegt und die Zelle repolarisiert.
5. Hyperpolarisation: In einigen Fällen kann es zu einer vorübergehenden Hyperpolarisation kommen, bei der das Membranpotenzial vorübergehend unter das Ruhepotential fällt, bevor es sich wieder stabilisiert.

Das Aktionspotenzial ist ein Alles-oder-Nichts-Ereignis, was bedeutet, dass es entweder in voller Stärke ausgelöst wird oder überhaupt nicht. Dies ermöglicht eine zuverlässige Weiterleitung von Signalen über lange Distanzen im Nervensystem (oder in bestimmten pflanzlichen Geweben) und spielt eine Schlüsselrolle in Prozessen wie der Informationsübertragung zwischen Neuronen und der Muskelkontraktion oder, wie bei der Venusfliegenfalle, zwischen Sinneshaaren und dem Schließmechanismus der Klappfallen.