Die Nervenzelle besteht aus einem äußeren und einem inneren Zellteil, die durch eine semipermeable Membran voneinander getrennt sind. Auf dieser Membran befinden sich verschiedene Ionenkanäle, darunter Kalium-, Natrium- und Chloridkanäle. Während des Ruhepotenzials sind die Chlorid- und Natriumkanäle jedoch geschlossen.
Ionenverteilung beim Ruhepotential
Im Zellinneren gibt es viele Kalium-Ionen sowie negativ geladene Proteine, während das Zelläußere viele Natrium-Ionen und Chlorid-Ionen enthält. Dies führt zu einer Ladungstrennung und einem negativen Membranpotential von -70mV.
Entstehung des Ruhepotenzials
Während Natrium-Ionen durch den Leckstrom nach innen strömen, wandern Kalium-Ionen durch die offenen Kalium-Kanäle nach außen. Die Natrium-Kalium-Pumpen sorgen dann für den Rücktransport der Natrium-Ionen nach außen und der Kalium-Ionen nach innen. Dieser Prozess erfordert ATP und trägt zur Aufrechterhaltung des negativen Membranpotentials bei. Gleichzeitig diffundieren auch Chlorid-Ionen durch die Chlorid-Kanäle, verstärken die negative Ladung des Inneren der Zelle und tragen so zur Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials bei.
Natrium-Leckstrom
Der Natrium-Leckstrom bezieht sich auf die geringe Intensität, mit der Natrium-Ionen in das Zellinnere strömen, da sie in geringer Konzentration durch die Membran diffundieren können. Während des Ruhepotenzials sind die Natrium-Kanäle geschlossen, so dass der Natrium-Leckstrom nur eine minimale Rolle bei der Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials spielt.
Gleichgewichtspotenzial und Aktionspotential
Um das Ruhepotential aufrechtzuerhalten, ist es wichtig, das Gleichgewicht zwischen den ein- und ausströmenden Ionen zu bewahren. Das Aktionspotential entsteht, wenn ein Reiz die Zellmembran depolarisiert und zu einem schnellen Umschalten von Ruhepotential zu Aktionspotential führt. Dieser Prozess spielt eine entscheidende Rolle in der Reizweiterleitung in der Nervenzelle.
Das Verständnis des Aufbaus und der Funktion der Nervenzelle ist entscheidend, um die komplexen Prozesse des Ruhepotenzials und des Aktionspotenzials zu verstehen. Durch die Interaktion von Ionenkanälen, Leckströmen und der Natrium-Kalium-Pumpe wird das Ruhepotential aufrechterhalten und ermöglicht so die schnelle Reizweiterleitung entlang des Axons.
