Aktionspotential und Natriumkanäle

Der Schlüssel, um dies zu verstehen, besteht darin, die Tatsache zu verdauen, dass es zwei Tore gibt, die einen normalen Natriumkanal blockieren. Diese Tore werden Aktivierungstor (auf der extrazellulären Seite) und Inaktivierungstor auf der intrazellulären Seite genannt . Beides zusammen oder eines davon allein kann, wenn es geschlossen ist, den Natriumstrom daran hindern, in die Zelle einzudringen.

1. Im Ruhezustand ist das Aktivierungstor geschlossen und das Inaktivierungstor geöffnet. Es findet kein Natriumeinstrom statt. Aufgrund einer Neurotransmitterfreisetzung kommt es zu einer Depolarisation der Plasmamembran um den Kanal herum. Sobald das Potential einen festgelegten Schwellenwert erreicht, ändert sich die Konformation des Natriumkanals. Die Spannung wird von einem biophysikalischen Spannungssensor , einem Teil des Kanals, erfasst .

2. Beim Schwellenpotential reagieren beide Gates, indem sie ihren Zustand umkehren. Aber aufgrund der biophysikalischen Struktur ist die Antwort des Aktivierungstors schneller als die Antwort des Inaktivierungstors. Was passiert ist, dass sich das Aktivierungstor schnell öffnet, was den Einstrom von Natriumionen ermöglicht und das Aktionspotential erzeugt. Das Inaktivierungstor schließt sich, aber bevor es sich schließt, war das Aktivierungstor einige Zeit offen und das Aktionspotential wurde bereits aufgrund einer beträchtlichen Depolarisation ausgelöst.

3. Nach einiger Zeit schließt auch das Inaktivierungstor vollständig und blockiert den Natriumeinstrom. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das Potential auf dem Höhepunkt des Aktionspotentials, die Kaliumkanäle haben sich geöffnet und die Repolarisationsphase beginnt. Hier ist das Inaktivierungsgate geschlossen, obwohl das Aktivierungsgate oberhalb des Schwellenpotentials noch offen ist. Wenn das Potential unter die Schwelle fällt, kehren die Gatter wieder ihre Zustände um, aber sie reagieren mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Zuerst schließt das Aktivierungstor, während das Inaktivierungstor noch geschlossen ist, und dann öffnet das Inaktivierungstor. Auf diese Weise findet während der Repolarisation kein Natriumeinstrom statt, da immer mindestens eines der beiden Tore geschlossen ist.

Ich hoffe, ich habe Ihre Fragen beantwortet. Hier sind weitere Links, um dies genauer zu verstehen.

• Wikipedia
• Mechanismus der Natriumkanalinaktivierung
• Grundlagen spannungsgesteuerter Ionenkanäle in den Neurowissenschaften
• Mechanismus von spannungsgesteuerten Kanälen im Allgemeinen (ausführlich)

Eine technischere und biophysikalisch genauere Version des Diagramms.