Ruhepotential und Erregungsleitung

Das Ruhepotential ist ein wesentlicher Aspekt der Nervenzellenfunktion und bildet die Grundlage für die Erregungsleitung.

Entstehung des Ruhepotentials:

1. Ungleiche Ionenverteilung:

   • Zellinneres: Hohe Konzentration an Kalium-Ionen und organischen Anionen.
   • Zelläußeres: Hohe Konzentration an Natrium- und Chlorid-Ionen.

2. Selektive Membranpermeabilität:

   • Im Ruhezustand ist die Zellmembran hauptsächlich für Kalium-Ionen durchlässig.
   • Natrium-, Chlorid- und organische Anionen können kaum oder gar nicht passieren.

3. Ionenbewegungen:

   • Kalium-Ionen strömen mit dem Konzentrationsgefälle nach außen.
   • Dies erzeugt einen positiven Ladungsüberschuss außen und einen negativen innen.
   • Die negative Ladung im Zellinneren zieht Kalium-Ionen an (elektromotorische Kraft).

Highlight: Das Ruhepotential einer inaktiven Nervenzelle beträgt typischerweise etwa -70 mV.

4. Aufrechterhaltung des Ruhepotentials:
   • Natrium-Kalium-Pumpe transportiert aktiv Natrium-Ionen nach außen und Kalium-Ionen nach innen.
   • Dieser Prozess benötigt Energie in Form von ATP.

Erregungsleitung:

Es gibt zwei Hauptarten der Erregungsleitung in Nervenzellen:

1. Kontinuierliche Erregungsleitung:

   • Findet in marklosen Axonen statt.
   • Das Aktionspotential bewirkt eine Depolarisation des direkt angrenzenden Membranbereichs.
   • Leitungsgeschwindigkeit: Wenige Meter pro Sekunde (ca. 3 m/s).
   • Benötigt relativ viel Energie, da die Natrium-Kalium-Pumpe viele Ionen transportieren muss.

2. Saltatorische Erregungsleitung:

   • Findet in markhaltigen Axonen statt.
   • Das Aktionspotential "springt" von einem Ranvier'schen Schnürring zum nächsten.
   • Deutlich schnellere und energieeffizientere Erregungsleitung.

Example: Die saltatorische Erregungsleitung ermöglicht Leitungsgeschwindigkeiten von bis zu 150 m/s in markhaltigen Nervenfasern von Wirbeltieren.

Diese Mechanismen ermöglichen es dem Nervensystem, Informationen schnell und effizient zu übertragen, was für die Funktionsfähigkeit des gesamten Organismus von entscheidender Bedeutung ist.