Entstehung und Aufrechterhaltung des Ruhepotentials
Das Ruhepotential entsteht durch die Wanderung bestimmter Ionen durch die Membran, was zu einer Ladungsdifferenz zwischen dem Innen- und Außenraum der Nervenzelle führt. Dieser Prozess basiert auf mehreren Faktoren:
- Diffusion der Ionen entlang ihres Konzentrationsgradienten
- Selektive Permeabilität der Zellmembran
- Elektrische Anziehung und Abstoßung der Ionen
Example: K+-Ionen diffundieren aufgrund des Konzentrationsgefälles aus der Zelle heraus, wodurch der Außenraum positiver wird. Gleichzeitig verhindert die selektive Permeabilität der Membran einen vollständigen Ausgleich der Ionenkonzentrationen.
Die Brown'sche Molekularbewegung spielt eine wichtige Rolle bei der Verteilung der Ionen. Je höher die Konzentration der Teilchen, desto stärker ist ihr Bestreben, sich gleichmäßig im Raum zu verteilen.
Highlight: Das Ruhepotential ist ein dynamisches Gleichgewicht, bei dem sich die Ionenverteilung trotz ständiger Bewegung der Teilchen nicht wesentlich ändert.
Die Natrium-Kalium-Pumpe ist entscheidend für die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials. Sie transportiert aktiv Ionen gegen ihren Konzentrationsgradienten:
- Drei Na+-Ionen werden aus der Zelle heraus transportiert
- Zwei K+-Ionen werden in die Zelle hinein transportiert
Vocabulary: Die Natrium-Kalium-Pumpe ist ein Enzym in der Zellmembran, das unter Verbrauch von ATP Natrium- und Kaliumionen gegen ihre Konzentrationsgradienten transportiert.
Dieser aktive Transport erfordert Energie in Form von ATP und wirkt dem passiven Einstrom von Na+-Ionen (Na+-Leckstrom) entgegen. Dadurch wird der Konzentrationsgradient aufrechterhalten, der für das Ruhepotential und die Erregbarkeit der Nervenzelle essentiell ist.
Definition: Der Na+-Leckstrom bezeichnet den passiven Einstrom von Natriumionen in die Zelle aufgrund des Konzentrationsgradienten.