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1.1.2 Reiz und Rezeptorpotenzial
1.1.2 Reiz und Rezeptorpotenzial
Eine Sinneszelle kann durch einen Reiz erregt
werden. Hierbei unterscheidet man adäquate
von inadäquaten Reizen:
–– Unter einem adäquaten Reiz versteht man
denjenigen, der spezifisch für den Rezeptor ist, z. B. ein Lichtquant für die Stäbchen
des Auges.
–– Ein inadäquater Reiz für die Stäbchen wäre
ein Schlag auf das Auge, der „Sternchen“
sehen lässt.
Wird ein adäquater oder inadäquater Reiz von
einer Zelle registriert, so kann dies zur Erregung (Aktivierung) dieser Zelle führen. Eine
solche Aktivierung kann z. B. in Form einer
Depolarisation der Zellmembran (Bildung eines Rezeptorpotenzials) stattfinden. In deren
Folge ändert die Zelle ihr Verhalten und schüttet z. B. eine größere Anzahl von Molekülen
eines Neurotransmitters (Botenstoff in Synapsen, s. 2.1, S. 16) aus. Hier muss man
vorsichtig sein:
Merke!
Ein Rezeptorpotenzial wird auch als Sensor- oder
Generatorpotenzial bezeichnet. Diese Potenziale
sind aber NICHT dasselbe wie ein Aktionspotenzial (s. 1.2, S. 6).
Das Rezeptorpotenzial ist eine Veränderung
des Membranpotenzials, meist eine Depolarisation. Es wird durch verschiedene Ionenströme hervorgerufen (s. Abb. 2, S. 5). Seine
Amplitude (Ausschlag ins Positive) gibt die
Stärke der Depolarisation an. Für Rezeptorpotenziale gilt, dass ihre Amplitude umso größer
ist, je stärker der Reiz war. Je stärker der Reiz,
desto stärker ändert sich auch das Membranpotenzial eines Sensors.
Die weitere Verarbeitung der Information
hängt von der Art der Sinneszelle ab:
Es gibt
–– primäre Sinneszellen und
–– sekundäre Sinneszellen.
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Diese beiden Zellarten unterscheiden sich in
ihrer Fähigkeit, Aktionspotenziale (kurz: APs)
zu bilden. Eine primäre Sinneszelle kann
selbst ein AP bilden, falls das Rezeptorpotenzial stark genug ist und ist damit gleichzeitig
eine Nervenzelle. Sekundäre Sinneszellen besitzen kein Axon. Bei ihnen kann ein Rezeptorpotenzial zur Ausschüttung eines Neurotransmitters führen. Dieser bewirkt dann die
Erregung einer Nervenzelle. Ist die Erregung
groß genug, bildet die Nervenzelle (Neuron)
ein AP (s. Abb. 1, S. 4).
Ein Neuron kann auch durch andere Neurone
über Synapsen erregt werden, indem Transmitter an Ionenkanäle binden und diese öffnen (s. 2.1, S. 16).
Da es viele Möglichkeiten gibt, wie es zur Erregung eines Neurons kommen kann und diese auch gerne im Physikum gefragt werden,
hier ein kurzer Überblick: Neurone lassen sich
erregen
–– direkt, durch einen Reiz von
außen wie z. B. Schmerz
­(primäre Sinneszelle),
–– indirekt, durch einen Reiz
von außen über eine Synapse (sek. Sinneszelle = ist
primär gereizt, aber ohne Axon),
–– durch andere Neurone über Synapsen oder
–– durch einen direkten Stromstoß z. B. in
­Experimenten.
Ein Reiz kann zur Depolarisation führen, d. h.
die Zellmembran wird – ausgehend vom Ruhepotenzial – positiver.
Durch einen Reiz kommt es meist zu einer Depolarisation. Da bei einer Depolarisation die
Zellmembran positiver wird, müssen entweder die positiven Ladungen auf der Membraninnenseite zunehmen oder die negativen abnehmen. Um zu verstehen, ob bei einer
Permeabilitätserhöhung für bestimmte Ionen
die Ionen aus der Zelle heraus- oder in diese
hineinströmen, muss man das Nernstpotenzial der jeweiligen Ionen kennen. Ist die Leitfähigkeit – also die Durchlässigkeit für bestimmte Ionen – genügend groß, so verteilen sich
diese so, dass das Membranpotenzial sich ih-
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