Ionenkonzentration und Gleichgewichtspotentiale
Das Geheimnis der Bioelektrizität liegt in der ungleichen Verteilung der Ionen! Dein Zellinneres ist arm an Natrium und Chlorid, aber reich an Kaliumionen. Draußen vor der Zelle ist es genau umgekehrt - wie zwei verschiedene Salzlösungen.
Ein cleveres Experiment zeigt, wie das funktioniert: Teilt man einen Behälter mit einer semipermeablen Membran, die nur für K⁺-Ionen durchlässig ist, entsteht automatisch eine Spannung. Die Kaliumionen diffundieren von der konzentrierten zur verdünnten Seite.
Doch irgendwann stoppt dieser Prozess! Das passiert, wenn die elektromotorische Kraft (EMK) genauso stark wird wie das Konzentrationsgefälle. Dann herrscht ein dynamisches Gleichgewicht - es bewegen sich zwar noch Ionen, aber netto fließt kein Strom mehr.
Das Gleichgewichtspotential kannst du für jedes Ion berechnen. Beim Tintenfisch-Riesenaxon liegt es für K⁺ bei -76 mV, für Na⁺ bei +55 mV. Diese Werte sind wie die "Lieblingsspannung" jedes Ions - sie zeigen, wohin die elektrische Reise gehen würde, wenn nur dieses eine Ion die Membran passieren könnte.
Praxis-Tipp: Das Gleichgewichtspotential hängt vom Konzentrationsverhältnis innen/außen, der Temperatur und der Ionenladung ab - drei Faktoren, die du für Berechnungen brauchst!