Zusammenfassung des Ruhepotentials
Die Axonmembran spielt eine zentrale Rolle bei der Entstehung und Aufrechterhaltung des Ruhepotentials. Sie ist besonders durchlässig für Kaliumionen, da sie eine Vielzahl von Kalium-Ionenkanälen besitzt. Diese Kanäle sind jedoch für Anionen undurchlässig, was zu einer ungleichen Ionenverteilung führt.
Aufgrund des Konzentrationsgefälles diffundieren Kaliumionen nach außen, was als chemischer Gradient bezeichnet wird. Dieser Prozess führt zur Entstehung einer Spannung an der Membran, die wir als Ruhepotential kennen.
Definition: Der chemische Gradient beschreibt die Tendenz von Teilchen, sich von Bereichen hoher Konzentration zu Bereichen niedriger Konzentration zu bewegen.
Der chemische Gradient erzeugt eine ungleiche Ladungsverteilung zwischen dem Zellinneren und -äußeren. Infolgedessen wandern einige wenige Kaliumionen zurück in die Zelle, wo sie von negativen organischen Anionen abgestoßen und von positiven Ionen außerhalb der Zelle angezogen werden. Dieser Vorgang wird als elektrischer Gradient bezeichnet.
Highlight: Das Zusammenspiel von chemischem und elektrischem Gradienten ist entscheidend für die Entstehung des Ruhepotentials.
Durch sogenannte Leckströme gelangen auch einige Natriumionen in die Zelle. Ohne Gegenmaßnahmen würde dies langfristig zu einem Ausgleich der Ladungen zwischen Extrazellularraum und Cytoplasma führen und das Ruhepotential zerstören.
Um dies zu verhindern, spielt die Natrium-Kalium-Pumpe eine entscheidende Rolle. Sie sorgt für den Rücktransport der eingeströmten Natriumionen:
Example: Die Natrium-Kalium-Pumpe transportiert unter ATP-Verbrauch 3 Natriumionen nach außen und 2 Kaliumionen nach innen.
Durch diesen aktiven Transportmechanismus wird das negative Membranpotential von etwa -70 mV aufrechterhalten. Dies ist entscheidend für die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Ruhepotential auf einem Gleichgewicht zwischen dem chemischen und dem elektrischen Gradienten beruht. Die Natrium-Kalium-Pumpe spielt dabei eine zentrale Rolle in der Aufrechterhaltung des Ruhepotentials.
