Ruhepotential: Definition, Entstehung, Erklärung

Ruhepotential

• Spannung entsteht dadurch, dass auf beiden Seiten der Membran eine unterschiedliche Verteilung von negativ und positiv geladenen Ionen vorliegt

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• Ruhepotenzial basiert auf der Verteilung positiv geladener K+ und Na* und negativ geladener Cl- und A-

• Ruhezustand:

  • K+ – Ionenkanäle sind geöffnet

    • Konzentration ist auf der Innenseite größer als auf der Außenseite der Axonmembran

  • K+- Ionen wandern entlang des Konzentrationsgefälles von innen nach außen und entfernen so eine positive Ladung aus dem Intermembranraum => negativer als der Extrazellularraum

  • Innen lagern sich die negativ geladenen Ionen an und außen positiv geladenen Ionen, so entsteht ein elektrisches Feld

  • Nachfolgende K+ -Ionen werden aufgrund des Überschusses an positiver Ladung immer stärker durch gleiche Ladungen abgestoßen

• es wirken zwei Kräfte auf die K+ -Ionen:

  • Konzentrationsgefälle (Konzentrationsgradient) den Austritt von K+-Ionen zwischen außen und innen begünstigt

  • Durch die Ladungstrennung bedingte elektrisches Feld, das den entgegengesetzten Einstrom begünstigt => Entstehung des Gleichgewichtes

• Natrium-Kalium-Pumpe

  • Aufgrund der Ionengradienten und des Membranpotenzials diffundieren ständig kleine Mengen Na+ nach innen und infolgedessen K+ nach außen

  • Ionenleckströme müssen aus geglichen werden, dazu wird ein aktiver Transport benötigt, die Natrium-Kalium-Pumpe, ohne sie würde sich das Ruhepotenzial gegen Null gehen, daher pumpt die Natrium-Kalium-Pumpe das Na+- Ionen aus der Zelle und K+- Ionen in die Zelle. Da es sich um einen aktiven Transport handelt, benötigt man ATP

Ruhepotential Zusammenfassend:

• Membran ist nur für bestimmte Ionen permeabel

• Hier kann nur K+ durch die Membran diffundieren, da nur die K+ – Ionenkanäle offen sind, zudem gibt es wesentlich mehr K+- Ionenkanäle als Na+ – Ionenkanäle

• Kalium diffundiert solange durch die Membran bis ein Gleichgewicht zwischen chemiosmotischer und elektrischer Kraft gebildet hat

• Die Natrium-Kalium-Pumpe pumpt jeweils 3 Na+ von innen nach außen und 2 K+ von außen nach innen, so erhält sie den Konzentrationsgradienten aufrecht.