Unterschied zwischen Depolarisation und Hyperpolarisation

Hauptunterschied - Depolarisation vs. Hyperpolarisierung

Die Übertragung von Signalen im Nervensystem erfolgt in Form elektrischer Impulse. Diese elektrischen Impulse werden auf der Membran der Nervenzellen erzeugt. An der Übertragung elektrischer Impulse durch Nervenzellen sind verschiedene Arten von Ionenkanälen beteiligt. Typischerweise ist die Natriumionenkonzentration außerhalb der Nervenzellmembran hoch, während die Konzentration der Kaliumionen innerhalb der Nervenzellmembran hoch ist. Das Potential in diesem Stadium wird als ruhendes Membranpotential bezeichnet. Depolarisation und Hyperpolarisation sind zwei Variationen des ruhenden Membranpotentials. Das Hauptunterschied zwischen Depolarisation und Hyperpolarisierung ist das Depolarisation bezieht sich auf eine Abnahme des Ruhemembranpotentials, während Hyperpolarisierung auf einen Anstieg des Ruhemembranpotentials bezieht. 

Wichtige Bereiche

1. Was ist Depolarisation?
      - Definition, Vorkommen, Rolle
2. Was ist Hyperpolarisierung?
      - Definition, Vorkommen, Rolle
3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Depolarisation und Hyperpolarisierung
      - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen Depolarisation und Hyperpolarisierung?
      - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Aktionspotential, Depolarisation, Hyperpolarisierung, Potential der ruhenden Membran, Natriumionen, Schwelle

Was ist Depolarisation?

Depolarisation bezieht sich auf den Polarisationsverlust, der durch die Änderung der Permeabilität von Natriumionen verursacht wird. Dies führt zur Migration von Natriumionen in das Innere einer Nervenzelle oder einer Muskelzelle. Das Potenzial, wenn sich ein Neuron im Ruhezustand befindet, wird als Ruhepotential bezeichnet. Das Ruhemembranpotential beträgt -70 mV. Wenn jedoch ein Signal ein Neuron überträgt, wird durch einen depolarisierenden Strom ein Aktionspotential erzeugt. Der depolarisierende Strom wird durch das Öffnen von Natriumionenkanälen erzeugt. Natriumionen wandern von außen in die Zelle. Wenn das Membranpotential -55 mV erreicht, wird das Aktionspotential erzeugt. Der -55 mV wird als Schwelle bezeichnet. Das Membranpotential beim Aktionspotential beträgt +30 mV. Die Veränderung des Membranpotentials während der Depolarisation ist in gezeigt Abbildung 1.

Abbildung 1: Depolarisation

Da das Aktionspotential ein fester Wert ist, ist das Depolarisierungspotential ebenfalls ein fester Wert. Die Membranpotentiale, die unter den depolarisierenden Potentialen liegen, werden abgestufte Potentiale genannt. Die abgestuften Potentiale fallen während der Übertragung ab, während die Aktionspotentiale während der Übertragung nicht an Stärke verlieren.

Was ist Hyperpolarisierung?

Unter Hyperpolarisierung versteht man eine Erhöhung der elektrischen Ladungsmenge, wodurch das Potential der ruhenden Membran negativer wird. Hyperpolarisierung ist das Gegenteil von Depolarisation. Da es die negative Ladung außerhalb der Membran erhöht, wird die Auslösung eines Aktionspotentials durch Hyperpolarisierung verhindert. Hyperpolarisierung tritt aufgrund der Öffnung der Kaliumionen auf. Kaliumionen wandern aus der Zelle, Chloridionen innerhalb der Zelle. Die Bewegung von Ionen während des Ruhepotentials, der Depolarisation und der Hyperpolarisierung ist in gezeigt Figur 2.

Abbildung 2: Bewegung von Ionen während des Ruhepotentials, der Depolarisation und der Hyperpolarisierung

Nervenzellen gelangen nach einem Aktionspotential in einen Hyperpolarisierungszustand. Refraktärzeit ist die Zeit zwischen zwei Aktionspotentialen. Die Hyperpolarisierung ist eines der Ereignisse, die in der Refraktärperiode auftreten.

Ähnlichkeiten zwischen Depolarisation und Hyperpolarisierung

• Sowohl die Depolarisation als auch die Hyperpolarisierung sind zwei Veränderungen des Membranpotentials.
• Sowohl die Depolarisation als auch die Hyperpolarisierung werden durch das Öffnen von Ionenkanälen verursacht.

Unterschied zwischen Depolarisation und Hyperpolarisation

Definition

Depolarisation: Depolarisation bezieht sich auf den Verlust der Polarisation, der durch die Änderung der Permeabilität von Natriumionen in das Innere einer Nervenzelle oder einer Muskelzelle verursacht wird.

Hyperpolarisierung: Unter Hyperpolarisierung versteht man eine Erhöhung der elektrischen Ladungsmenge, wodurch das Potential der ruhenden Membran negativer wird.

Ladungsunterschied

Depolarisation: Die Depolarisation macht das Äußere der Zellmembran negativ und das Innere der Membran positiv geladen.

Hyperpolarisierung: Durch Hyperpolarisierung wird das Innere der Zellmembran negativer geladen und das Äußere der Membran wird im Vergleich zum Ruhepotential der Membran positiver geladen. 

Membranpotential

Depolarisation: Depolarisation verringert das Membranpotential.

Hyperpolarisierung: Hyperpolarisierung erhöht das Membranpotential.

Ionenkanäle

Depolarisation: Depolarisation wird durch das Öffnen von Natriumionenkanälen verursacht.

Hyperpolarisierung: Hyperpolarisierung wird durch das Schließen der Natriumkanäle und das Öffnen der Natriumkanäle verursacht.

Aktionspotential

Depolarisation: Die Depolarisation bewirkt das Auslösen eines Aktionspotentials.

Hyperpolarisierung: Hyperpolarisierung verhindert das Auslösen eines Aktionspotentials.

Fazit

Depolarisation und Hyperpolarisation sind zwei Arten von Membranpotentialen, die in der Zellmembran von Nervenzellen auftreten. Depolarisation ist eine Abnahme des Membranpotentials, das ein Aktionspotential erzeugt. Hyperpolarisierung ist eine Erhöhung des Membranpotentials, wodurch die Erzeugung eines Aktionspotentials verhindert wird. Der Hauptunterschied zwischen Depolarisation und Hyperpolarisation ist die Veränderung des Membranpotentials bei jedem Typ von Membranpotentialen.

Referenz:

1. "Aktionspotenziale". Aktionspotenziale, hier verfügbar.
2. "Hyperpolarisierung: Letzte Phase des Aktionspotenzials". Interaktive Biologie, mit Leslie Samuel, 9. Januar 2016, erhältlich hier.

Bildhöflichkeit:

1. "1221 Aktionspotential" Von OpenStax - (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia
2. "Ionenkanalaktivität vor und nach der Polarisation" Von Robert Bear und David Rintoul - (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia