Techniklexikon

Hodgkin-Huxley-Katz-Theorie

Biophysik, 1) phänomenologische Beschreibung der Elektrogenese am Riesenaxon des Tintenfisches mit Hilfe kinetischer Gleichungen und 2) Modell der Entstehung des Aktionspotentials mit potentialabhängigen Ionenkanälen in der Membran (Membran, biologische, Membranpotential). Ausgangspunkt sind die experimentell gemessenen Abhängigkeiten des Membranstromes I vom Membranpotential E, welches mit der Technik des »voltage clamp« während einer Messung konstant gehalten wurde. Der Membranstrom I kann dann mit der Gleichung

beschrieben werden. Hierbei sind C_m die Kapazität der Membran, g_K, g_Na, E_K und E_Na die maximale Leitfähigkeit eines Ionenkanals und das Membrangleichgewichtspotential für Kalium und Natrium. Die Konstanten E_L und g_L charakterisieren einen kleinen, unspezifischen Leckstrom. Die Funktionen h, m und n (im Modell die Zustandsfunktionen für das Öffnen/Schliessen der »Klappen« der Ionenkanäle, vier gleichartige für Kalium und drei von der einen und eine einer anderen Art für Natrium) hängen vom Membranpotential und von der Zeit nach dem Schema

ab (x = h, m und n). Die Grössen a_x und b_x sind nur vom Membranpotential abhängig, deren Berechnung erfolgt aus den experimentellen Daten der I versus E Beziehung.

Das auf der Basis der Arbeiten von Hodgkin, Huxley und Katz entwickelte Modell beschreibt sehr gut den zeitlichen Verlauf des Aktionspotentials an verschiedenen Präparaten erregbarer Gewebe. Das heisst nicht, dass das zugrundeliegende Modell der Öffnung/Schliessung von Ionenkanälen zwangsläufig zutrifft, die Beschreibung wäre auch mit anderen Modellen möglich.