Ionenverteilung und Membranpermeabilität

Die Abbildung zeigt die Ionenverteilung an der ruhenden Membran eines Axons während des Ruhepotentials. Sie verdeutlicht die unterschiedlichen Konzentrationen von Kalium-, Natrium-, Chlorid- und organischen Anionen im Innen- und Außenraum der Nervenzelle.

Example: Im Zellinneren finden sich hohe Konzentrationen von K+ (155 mmol/l) und organischen Anionen (A-, 155 mmol/l), während außen Na+ (145 mmol/l) und Cl- (120 mmol/l) dominieren.

Die Membran enthält Poren, die als Ionenkanäle fungieren und die selektive Permeabilität der Membran ermöglichen. Diese Selektivität ist entscheidend für die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials und die spätere Entstehung von Aktionspotentialen.

Highlight: Die selektive Permeabilität der Membran ist ein Schlüsselfaktor für die Entstehung und Aufrechterhaltung des Ruhepotentials der Nervenzelle.

Das Ruhepotential der Nervenzelle

Das Ruhepotential der Nervenzelle ist ein fundamentaler Mechanismus für die Funktion des Nervensystems. Es entsteht durch die ungleiche Verteilung von Ionen zwischen dem Zellinneren und der Umgebung sowie durch die selektive Permeabilität der Zellmembran.

Vocabulary: Ionen sind elektrisch geladene Teilchen. Positiv geladene Ionen werden als Kationen (z.B. Na+, Ca2+, K+) bezeichnet, negativ geladene als Anionen (z.B. Cl-).

Die charakteristische Ionenverteilung in einer unerregten Nervenzelle zeigt eine hohe Konzentration von Kaliumionen und organischen Anionen im Zellinneren, während außerhalb der Zelle vor allem Natriumionen und Chloridionen vorherrschen. Diese ungleiche Verteilung führt zu einem Konzentrationsgradienten für jedes Ion.

Definition: Das Membranpotential einer unerregten Nervenzelle wird als Ruhepotential bezeichnet und beträgt etwa -70 mV.

Die Zellmembran besitzt eine selektive Permeabilität, die durch spezifische Ionenkanäle vermittelt wird. Kaliumionen können aufgrund ihrer geringen Größe im hydratisierten Zustand am leichtesten durch die Membran diffundieren. Der Ausstrom von Kaliumionen macht das Zellinnere negativer, was durch die zurückbleibenden organischen Anionen verstärkt wird.

Highlight: Die selektive Permeabilität der Membran und die unterschiedlichen Ionenkonzentrationen sind die Hauptfaktoren für die Entstehung des Ruhepotentials.