Die Natrium-Kalium-Ionenpumpe und ihre Bedeutung

Die Natrium-Kalium-Ionenpumpe spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des Ruhepotentials in der Axonmembran. Diese Pumpe, ein Membranprotein, transportiert aktiv drei Natriumionen nach außen und im Gegenzug zwei Kaliumionen nach innen. Dieser Vorgang erfolgt gegen das Konzentrationsgefälle und verbraucht ATP, weshalb er als aktiver Transport bezeichnet wird.

Highlight: Die Natrium-Kalium-Pumpe ist essentiell für die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials.

Das Ruhemembranpotential, das elektrische Potential der nicht erregten Nervenzelle, entsteht durch die Ladungsdifferenz zwischen Außen- und Innenseite der Zellmembran des Axons. Diese Differenz beträgt etwa -70 mV, wobei das Innere der Nervenzelle negativ geladen ist.

Zusammengefasst lässt sich sagen, dass das Ruhepotential an einer nicht erregten Nervenzelle gemessen wird. Die Ionenverteilung von Kalium, Natrium, Chlorid und organischen Anionen spielt dabei eine zentrale Rolle. Kaliumionen befinden sich vermehrt im Zellinneren, während Natriumionen in der extrazellulären Flüssigkeit überwiegen. Die Zellmembran ist für organische Anionen undurchlässig, sodass diese nur im Zellinneren vorkommen.

Example: Kaliumionen diffundieren aufgrund des hohen Konzentrationsgefälles nach außen, während Natriumionen aufgrund des elektrischen Gradienten langsam nach innen strömen.

Ohne die Aktivität der Natrium-Kalium-Ionenpumpen würde der Leckstrom an Natriumionen das Zellinnere des Axons mit der Zeit positiver machen, was zum Zusammenbruch des Membranpotentials führen würde. Die Pumpen wirken diesem Prozess entgegen, indem sie unter ATP-Verbrauch je drei Natriumionen nach außen und zwei Kaliumionen nach innen transportieren.

Vocabulary: ATP (Adenosintriphosphat) ist der Energielieferant für zelluläre Prozesse.

Durch diese Ladungstrennung baut sich an der Membran eine Spannung auf, die das Ruhemembranpotential von -70 mV im Inneren der Zelle bzw. des Axons aufrechterhält.

Definition: Das Ruhemembranpotential ist das elektrische Potential einer ruhenden Nervenzelle, das durch die Aktivität der Natrium-Kalium-Pumpe aufrechterhalten wird.