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Neurobiologie: Das Ruhepotential

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Neurobiologie: Das Ruhepotential

 Das
Ruhepotential
1. Zwei treibende Kräfte des Ruhepotentials
-Chemischer Gradient d.h. das Konzentrationsgefälle
- Elektrischer Gradient/S

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Zustand/Ablauf des Ruhepotentials

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Das Ruhepotential 1. Zwei treibende Kräfte des Ruhepotentials -Chemischer Gradient d.h. das Konzentrationsgefälle - Elektrischer Gradient/Spannung 2. Konzentrationsverhältnisse und lonenarten: Außerhalb: -wenige Kaliumionen (Ladung: +) d.h. niedrige Konzentration -viele Natriumionen (+) -viele Chloridionen (-) - keine organischen Anionen Innerhalb: - viele Kaliumionen (+) d.h. hohe Konzentration - wenige Natriumionen (+) - wenige Chloridionen (-) - organische Anionen (-) 3. Selektive Membrandurchlässigkeit am Axon: Kalium-Ionen (K+): durchlässig (permeabel) (Vielzahl an Kalium-Ionenkanälen. Natrium-Ionen (Na+): schlecht durchlässig (Leckstrom. Die Natrium-Ionen diffundieren wegen des elektrochemischen Gradienten nach innnen) Chrorid-lonen (Cl-): mäßig durchlässig Organische Anionen: undurchlässig 4. Ruhepotential: (Axoninnere: - 70 mv) Kalium-Ionen diffundieren infolge des hohen Konzentrationsgefälles nach außen. Dies geschieht so lange, bis der negative Ladungsüberschuss durch die organischen Anionen (A-) weitere Kalium-Ionen (K+) am Verlassen der Zelle hindern. Aufgrund der Ladungstrennung baut sich an der Membran eine Spannung auf. Natrium-Ionen (Na+) wiederum diffundieren in das Zellinerre ->Leckstrom (manche lonen können unerwünscht die Membran passieren) 5. Problem: Jedes eingedrungene Natrium-Ion transportiert eine positive Ladung in das Innere des Axons, sodass ein weiteres Kalium-Ion das Axon verlassen kann. So würde sich im Laufe der Zeit die Konzentration der Kalium-Ionen innen und außen angleichen und das Ruhepotential zusammenbrechen. in der Axonmembran: 6. Die Funktion der Natrium-Kalium-Ionenpumpen Die Natrium-Kalium-Ionenpumpe transportiert drei Natrium-Ionen nach außen und im Gegenzug zwei Kaliumlonen nach innen. Damit wird das Ruhepotential aufrecht erhalten. Die Natrium-Kalium-Ionenpumpe ist ein Membranprotein (Carrier). Der Transport geschieht gegen das Konzentrationsgefälle. Dabei wird ATP (Energie) verbraucht!...

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(aktiver Transport). Das Ruhe-Membranpotential ist das elektrische Potential der nicht erregten Nervenzelle. Das Ruhepotential entsteht durch die Differenz zwischen der Ladung an der Außenseite und der Innenseite der Zellmembran des Axons. Diese Ladungsdifferenz beträgt etwa -70mV, wobei das Innere der Nervenzelle negativ geladen ist. Zusammengefasst: Das Ruhepotential wird an einer nicht erregten Nervenzell gemessen. Das Axon in ihr ist mit minus 70mV geladen. Nun gibt es eine bestimmte lonen Verteilung von Kalium, Natrium und Chlorid als auch organische Anionen. Kalium und Natrium sind jeweils positiv geladen, Chloridionen und organische Anionen negativ. Kaliumionen befinden sich vermehrt im Zellinneren, während Natriumionen mehr in der extrazellulären Flüssigkeit vertreten sind. Die Zellmembran ist für organische Anionen nicht durchlässig, somit befinden sich diese nur im Zellinneren. Kaliumionen diffundieren infolge des hohen Konzentrationsgefälle nach außen (geöffnete Kaliumkanäle), Natriumionen aufgrund des niedrigen Konzentrationsgefälle (elektrischer Gradient) nach innen (größtenteils geschlossene Natriumkanäle → Leckstrom). Im Lauf der Zeit würde der Leckstrom an Natrium-Ionen das Zellinnere des Axons positiver machen, sodass mit den eingedrungenen Natrium-Ionen mehr Kalium-Ionen die Zelle verlassen. Damit würde das Membranpotential zusammenbrechen. (Konzentrationsausgleich). Dem wirken die Natrium-Kalium-Ionenpumpen entgegen. Das heißt unter ATP Verbrauch transportieren diese lonenpumpen je 3 Natrium-Ionen entgegen dem Konzentrationsgefälle nach außen und gleichzeitig 2 Kalium-Ionen, auch entgegen ihres Konzentrationsgefälles, in das Innere des Axons. Aufgrund der Ladungstrennung baut sich so eine Spannung an der Membran auf. Das Ruhemembranpotential liegt so bei -70mV im inneren der Zelle/des Axons. (ruhende Nervenzelle). • Im Zellinneren des Axons befinden sich vor allem K+ und A- lonen, außerhalb der Membran trifft man hauptsächlich auf Na+ und Cl- lonen • Zellinneres und Zelläußeres werden durch eine semipermeable Membran voneinander getrennt • In der Membran existieren Kalium-, Chlorid- und Natrium-Kanäle, die beiden letzteren sind beim RP jedoch geschlossen • K+lonen bewegen sich durch die offenen Kalium-Kanäle nach außen (ein umgekehrtes eintreten wird durch die lonenkanäle verhindert), wodurch das Ladungspotential im Axon negativer wird, dementsprechend wird es im Extrazellulären Bereich positiver von außen strömen Na+lonen durch sogenannte Leckströme in die Zelle und würden für einen Ausgleich der Ladungen von Extrazellulärraum und Cytoplasma sorgen, wodurch das RP zerstört wäre • Die in der Membran befindlichen Natrium-Kalium-Ionenpumpen sorgen für einen Rücktransport der eingeströmten Na+lonen. Unter ATP Verbrauch werden 3 Na+lonen nach außen und im Gegenzug 2 K+lonen nach innen transportiert • Auf diese Weise wird das negative Membranpotential von ca. -70mV aufrecht erhalten

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Vielen Dank, wirklich hilfreich für mich, da wir gerade genau das Thema in der Schule haben 😁

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