Auf dieser Seite soll die Phase 3 des Aktionspotenzial näher besprochen werden, die überschwellige Depolarisierung.
Auf der Hauptseite hatten wir gesagt, dass eine positive Rückkopplung einsetzt, sobald das Membranpotenzial einen gewissen Schwellenwert überschritten hat, der üblicherweise irgendwo zwischen -50 und -30 mV liegt; in der Abbildung wurde der Schwellenwert bei -40 mV eingezeichnet.
Positive Rückkopplung
Die bereits erwähnte positive Rückkopplung kann durch folgendes Schema graphisch dargestellt werden:
Für diejenigen unter Ihnen, die noch nie ein solches Schema gesehen haben, erkläre ich es einmal besonders genau.
Pfeile mit einem Plus-Symbol am Ende sind immer folgendermaßen zu lesen: "je mehr, desto mehr" oder auch "je weniger, desto weniger". Die Begriffe "mehr" und "weniger" können natürlich durch passende andere Begriffe wie "größer", "stärker", "geringer" etc. ersetzt werden, man ist da nicht so stark festgelegt.
- Je stärker also die Depolarisierung der Membran, desto größer die Zahl der offenen Natrium-Kanäle.
- Je mehr Natrium-Kanäle geöffnet sind, desto mehr Natrium-Ionen strömen in die Zelle ein.
- Je mehr Natrium-Ionen in die Zelle einströmen, desto stärker wird die Membran depolarisiert.
Dass sich dieser Prozess nicht unendlich fortsetzt, liegt an den Eigenschaften der spannungsgesteuerten Natrium-Kanäle. Diese Natrium-Kanäle sind nämlich zweifach spannungsgesteuert. Erreicht das Membranpotenzial einen gewissen unteren Schwellenwert, beispielsweise -40 mV, so öffnen sich die Natrium-Kanäle, und Natrium-Ionen können in die Zelle einströmen. Die positive Rückkopplung beginnt, das Membranpotenzial "schießt" nach oben.
Erreicht das Membranpotenzial jetzt einen gewissen oberen Schwellenwert, beispielsweise +20 mV, so schließen sich die Natrium-Kanäle wieder, und es können keine weiteren Natrium-Ionen mehr einströmen. Im Gegenteil, da sich inzwischen alle Kalium-Kanäle geöffnet haben (diese brauchten ja etwas länger als die Natrium-Kanäle), beginnt nun der Ausstrom der Kalium-Ionen, so dass das Membranpotenzial wieder "sinken" kann (Repolarisierung).