Hauptunterschied – Ruhepotential vs. Aktionspotential
Das Neuron gilt als strukturelle Einheit des Nervensystems. Es beinh altet die Übertragung verschiedener Nervenreize während der Zell-zu-Zell-Kommunikation. Neuronen senden Nachrichten elektrochemisch unter Beteiligung verschiedener Ionen. Mit anderen Worten, elektrisch geladene Chemikalien, die die Ionen sind, verursachen die Signale. Die wichtigsten Ionen sind Natrium, Kalium, Calcium und Chlorid. Die Bewegung dieser Ionen durch die Membran, die Nervenzellen umgibt, verursacht zwei Arten von Potentialen (Spannungsunterschiede); Ruhepotential und Aktionspotential. Ruhepotential tritt auf, wenn das Neuron in Ruhe ist und keine Impulsübertragung stattfindet. Das Ruhepotential kann als die Differenz der Spannung zwischen dem Inneren und Äußeren des Neurons definiert werden, wenn das Neuron ruht. Aktionspotential tritt auf, wenn die Signale entlang des Axons eines Neurons übertragen werden. Daher kann das Aktionspotential als die elektrische Potentialänderung definiert werden, wenn die Signalübertragung durch die Axone erfolgt. Das Membranpotential des Neurons (insbesondere des Axons) schwankt mit schnellen Anstiegen und Abfällen. Dies ist der Hauptunterschied zwischen Ruhepotential und Aktionspotential.
Was ist Ruhepotential?
Ruhepotential ist ein Phänomen, das innerhalb eines Neurons auftritt, wenn es ruht. Einfach ausgedrückt tritt Ruhepotential auf, wenn das Neuron keine Nervenimpulse oder Signale sendet. Solche Zustände werden als Ruhepotential bezeichnet, wenn sich das Neuron in „Ruhe“befindet. Während dieses Zustands enthält die Membran des Neurons einen Ladungsunterschied. Der Innenbereich der Membran ist im Vergleich zur Ladung des Außenbereichs der Membran negativer geladen. Solche Ladungsunterschiede werden normalerweise aufgrund des Austauschs unterschiedlicher Ionen über die Membran in beiden Richtungen ausgeglichen; rein oder raus.
Im Ruhepotential findet jedoch kein Ladungsausgleich statt, da die in der Membran vorhandenen Ionenkanäle bestimmte Ionen nicht passieren lassen. Es ermöglicht nur den Durchgang für K+ (Kaliumionen) und hemmt die Bewegung von Cl–-Ionen (Chlorid) und Na + Ionen (Natrium). Außerdem hemmt die Membran den Durchgang von Proteinmolekülen, die negativ geladen sind und innerhalb des Neurons vorhanden sind. Diese Ionenkanäle werden als selektive Ionenkanäle bezeichnet.
Abgesehen von diesen Kanälen gibt es eine Ionenpumpe, die den Austausch von Na+-Ionen und K+-Ionen über die Membran beinh altet. Diese Pumpe arbeitet unter Ausnutzung von Energie. Wenn es funktioniert, ermöglicht es den gleichzeitigen Austausch von zwei K+-Ionen in das Neuron und drei Na+ -Ionen aus dem Neuron heraus. Diese Pumpe wird als kationenaktive Pumpe bezeichnet. Während des Ruhepotentials sind mehr K+-Ionen innerhalb des Neurons und mehr Na+-Ionen außerhalb des Neurons vorhanden.
Abbildung 01: Ruhepotential
Die Spannung des Ruhepotentials (Spannungsdifferenz zwischen Außen- und Innenseite des Neurons) wird gemessen, wenn sich alle Ladungskräfte endgültig ausgeglichen haben. Unter normalen Bedingungen beträgt das Ruhepotential eines Neurons -70 mV.
Was ist Aktionspotential?
Aktionspotential tritt innerhalb eines Neurons auf, wenn das Neuron Impulse überträgt. Während dieser Signalübertragung schwankt das Membranpotential (die Differenz des elektrischen Potentials zwischen dem Äußeren und dem Inneren einer Zelle) des Neurons (insbesondere des Axons) mit schnellen Anstiegen und Abfällen. Aktionspotentiale treten nicht nur in Neuronen auf. Es kommt in verschiedenen anderen erregbaren Zellen wie Muskelzellen, endokrinen Zellen und auch in einigen Pflanzenzellen vor. Während eines Aktionspotentials erfolgt die Nervenübertragung von Impulsen entlang des Axons des Neurons bis zu den synaptischen Knöpfen, die sich am Ende des Axons befinden. Die Hauptaufgabe eines Aktionspotentials besteht darin, die Kommunikation zwischen Zellen zu erleichtern.
Aktionspotential wird normalerweise durch einen depolarisierenden Strom erzeugt. Durch das Öffnen von K+-Ionenkanälen für längere Zeiträume steigt die Spannung des Aktionspotentials über -70 mV an. Aber wenn sich die Na+ Ionenkanäle schließen, wird dieser Wert auf -70mV zurückgesetzt. Diese Zustände sind als Hyperpolarisation bzw. Repolarisation bekannt.
Aktionspotential wird normalerweise durch einen depolarisierenden Strom erzeugt. Mit anderen Worten, ein Stimulus, der ein Aktionspotential erzeugt, bewirkt, dass das Ruhepotential eines Neurons bis auf 0 mV und weiter bis zu einem Wert von -55 mV abfällt. Dies wird als Schwellenwert bezeichnet. Wenn das Neuron den Schwellenwert nicht erreicht, wird kein Aktionspotential generiert. Ähnlich wie Ruhepotentiale entstehen Aktionspotentiale aufgrund der Kreuzung verschiedener Ionen durch die Membran des Neurons. Als Reaktion auf den Stimulus werden zunächst die Na+-Ionenkanäle geöffnet. Es wurde erwähnt, dass das Innere des Neurons während des Ruhepotentials negativer geladen ist und außerhalb mehr Na+-Ionen enthält. Aufgrund der Öffnung der Na+-Ionenkanäle während eines Aktionspotentials strömen mehr Na+-Ionen über die Membran in das Neuron. Aufgrund der +ve-Ladung von Natriumionen wird die Membran positiver geladen und depolarisiert.
Abbildung 02: Aktionspotential
Diese Depolarisation wird durch die Öffnung von K+ Ionenkanälen umgekehrt, die eine größere Anzahl von K+ Ionen aus dem Neuron herausbewegen. Sobald sich die K+ Ionenkanäle öffnen, schließen sich die Na+ Ionenkanäle. Durch das Öffnen von K+-Ionenkanälen für längere Zeiträume steigt die Spannung des Aktionspotentials über -70 mV an. Dieser Zustand wird als Hyperpolarisation bezeichnet. Aber wenn sich die Na+ Ionenkanäle schließen, wird dieser Wert auf -70mV zurückgesetzt. Dies wird als Repolarisation bezeichnet.
Was ist die Ähnlichkeit zwischen Ruhepotential und Aktionspotential?
Ruhepotential und Aktionspotential entstehen durch die Bewegung verschiedener Ionen durch die Membran des Neurons
Was ist der Unterschied zwischen Ruhepotential und Aktionspotential?
Ruhepotential vs. Aktionspotential |
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| Ruhepotential ist die Spannungsdifferenz über der Neuronenmembran, wenn sie keine Signale überträgt. | Aktionspotential ist die Spannungsdifferenz über der Neuronenmembran, wenn sie die Signale entlang der Axone überträgt. |
| Vorkommen | |
| Ruhepotential tritt auf, wenn das Neuron keine Nervenimpulse oder Signale sendet. | Aktionspotential tritt auf, wenn Signale entlang der Neuronen übertragen werden. |
| Spannung | |
| -70mV ist das Ruhepotential. | +40mV ist das Aktionspotential. |
| Ionen | |
| Mehr Na+ Ionen und weniger K+ Ionen außerhalb der Neuronen, wenn das Ruhepotential auftritt. | Mehr Na+ und weniger K+ Ionen im Neuron, wenn das Aktionspotential auftritt. |
Zusammenfassung – Ruhepotential vs. Aktionspotential
Ruhepotential tritt auf, wenn das Neuron keine Nervenimpulse oder Signale sendet. Der Innenbereich der Membran ist im Vergleich zur Ladung des Außenbereichs der Membran negativer geladen. Während des Ruhepotentials sind mehr K+-Ionen innerhalb des Neurons und mehr Na+-Ionen außerhalb des Neurons vorhanden. Unter normalen Bedingungen beträgt das Ruhepotential eines Neurons -70 mV. Aktionspotential ist das Membranpotential, wenn die Übertragung eines Signals entlang des Axons erfolgt. Das Aktionspotential wird normalerweise aufgrund eines depolarisierenden Stroms erzeugt. Durch das Öffnen von K+-Ionenkanälen für längere Zeiträume steigt die Spannung des Aktionspotentials über -70 mV an. Aber wenn sich die Na+ Ionenkanäle schließen, wird dieser Wert auf -70mV zurückgesetzt. Diese Zustände sind als Hyperpolarisation bzw. Repolarisation bekannt. Das ist der Unterschied zwischen Ruhepotential und Aktionspotential.
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