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Wie kann ich die Schnelligkeit der saltatorischen Erregungsleitung erhöhen?
Hallo, ich beschäftige mich gerade mit der saltatorischen Erregungsleitung. Diese ist ja bekanntlich schneller und ernergiesparender als bei einem marklosen Neuron. Bei marklosen Neuronen gilt ja die Regel: Je größer der Durchmesser des Neurons, umso schneller erfolgt die Weiterleitung des Reizes (--> Ionenströme können sich über ein größeres Feld erstrecken).
Jetzt habe ich mich gefragt, ob es etwas ähnliches bei Neuronen mit einer Myelinscheide gibt? Zuerst, dachte ich mir: Dickeres Axon und dafür ranviersche Schnürringe vergrößern. Das würde größere Sprünge bedeuten und daher auch weniger Energie. Jetzt habe ich hier eine Tabelle in meinem Buch gefunden, die zeigt, dass sich der Durchmesser der Axone bei Katze (13-17µm) und Frosch (15µm) kaum unterscheidet, die Geschwindigkeit jedoch sehr: 70-100m/s (Katze) und 30 m/s (Frosch). Also anscheinend stimmt meine Theorie nicht. Die zweite Theorie war, dass es vielleicht umso schneller geht, je mehr Na+ Kanäle sich am Schnürring befinden.. hmm falsch gedacht, die Ionen-Kanäle-Verteilung ist bei beiden gleich. Vllt habt ihr ja eine Idee, warum es bei manchen Wirbeltieren eine schnellere und bei manch anderen eine langsamere Leitungsgeschwindigkeit gibt.
1 Antwort
- trallalaLv 4vor 1 JahrzehntBeste Antwort
Leider habe ich nichts genaueres gefunden also kann ich auch nur vermuten.
Wenn die Durchmesser der Axone von Frosch und Katze ähnlich sind, die Erregungsleitung bei der Katze aber schneller, dann kann es dafür eigentlich nicht besonders viele Gründe geben.
Ich könnte mir vorstellen, dass vielleicht nicht die Zahl der Natriumkanäle ausschlaggebend ist, sondern eher ihre Öffnungszeit und ihr Bau. Es gibt ja mehrere Familien spannungsgesteuerter Natriumkanäle, die zwischen Amphibien und Säugetieren nicht völlig identisch sind, daher wäre es vorstellbar, dass die von Säugetieren schneller öffnen bzw. eine höhere Durchlassrate haben.
Es kommt auch nicht nur auf die Dicke der Axone an sondern auf den Abstand der Schnürringe, der zwischen ca. 0,2 und 2 mm variieren kann. Ich kann leider nicht sagen welchen Abstand sie bei Fröschen haben, aber sollte er sich von dem der Säugetiere unterscheiden, hätte dies sicherlich einen Einfuss auf die Geschwindigkeit der Erregungsleitung.
Außerdem wird die Temperatur ebenfalls einen Effekt haben, da Diffusion von Ionen (auch durch die Kanäle) bei höheren Temperaturen schneller passiert (was ja auch in der Nernst- bzw. in der Goldmann-Gleichung berücksichtigt wird).
Frösche sind wechselwarm, ihre Körpertemperatur entspricht also in etwa der Umgebungstemperatur und da solche Messungen häufig einfach bei Zimmertemperatur durchgeführt werden, kann man davon ausgehen dass sie beim Frosch gute 15 Grad unter der eines Säugetiers gelegen hat, das ja eine konstante Temperatur aufweist.
Bei Fröschen können solche Messungen auch noch längere Zeit z.B. an einem abgetrennten Schenkel durchgeführt werden, während der Säuger dazu am Leben sein muss.
Wieviel ein Unterschied von 15 Grad ausmacht, könnte man einfach einmal mithilfe der Nernst-Gleichung am Beispiel Natrium berechnen.
Das sind jetzt einmal die Sachen, die mir zur Erklärung so durch den Kopf gegangen sind. Ich hoffe ich konnte dir helfen, auch wenn ich jetzt leider auch keine endgültige Antwort parat habe.