Ruhepotential und Ionenverteilung in Nervenzellen
Das Ruhepotential einer Nervenzelle ist ein fundamentaler Zustand, der die Basis für die Erregungsleitung bildet. Es entsteht durch die ungleiche Verteilung von Ionen innerhalb und außerhalb der Zellmembran.
Definition: Das Ruhepotential ist das Membranpotential einer nicht erregten Nervenzelle, das durch Konzentrationsunterschiede der Ionen zwischen Extrazellularraum und Cytoplasma entsteht.
Die Hauptakteure bei der Entstehung des Ruhepotentials sind:
- Kalium-Ionen K+: Hohe Konzentration im Zellinneren
- Natrium-Ionen Na+: Hohe Konzentration im Extrazellularraum
- Chlorid-Ionen Cl−: Höhere Konzentration außerhalb der Zelle
- Organische Anionen A−: Verbleiben im Zellinneren
Die selektiv permeable Membran der Nervenzelle spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des Ruhepotentials. Sie erlaubt Kalium-Ionen leicht nach außen zu diffundieren, während Natrium- und Chlorid-Ionen nur schwer nach innen gelangen können.
Highlight: Das Ruhepotential einer Nervenzelle beträgt typischerweise etwa -70mV, wobei das Zellinnere negativ gegenüber dem Extrazellularraum geladen ist.
Vier Hauptfaktoren tragen zur Entstehung und Aufrechterhaltung des Ruhepotentials bei:
- Diffusion Brown′scheMolekularbewegung
- Elektrostatische Abstoßung
- Membranpermeabilität passiv,ohneEnergieverbrauch
- Pumpmechanismus aktiv,mitEnergieverbrauch
Die Natrium-Kalium-Pumpe ist ein essentieller aktiver Mechanismus, der das Ruhepotential stabilisiert. Sie transportiert unter ATP-Verbrauch drei Natrium-Ionen nach außen und zwei Kalium-Ionen nach innen, um den Natrium-Leckstrom auszugleichen und das negative Membranpotential aufrechtzuerhalten.
Vocabulary: Der Natrium-Leckstrom bezeichnet das langsame Einströmen von Natrium-Ionen durch die Membran ins Zellinnere, auch wenn die spezifischen Natriumkanäle geschlossen sind.
Die Kombination aus chemischem und elektrischem Gradienten, bekannt als elektrochemischer Gradient, führt zu einem Fließgleichgewicht, bei dem sich die Diffusion von Kalium-Ionen nach außen und innen ausgleicht.
