Biologie882Aktualisiert 18. Okt. 20262 Seiten

Ruhe- und Aktionspotential einfach erklärt

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Yara 🦦@yarachin
Das Membranpotential ist ein zentrales Konzept in der Neurobiologie. Es beschreibt die elektrische Ladungsdifferenz zwischen dem Inneren und Äußeren einer Nervenzelle und bildet die Grundlage für die Signalübertragung im Nervensystem.
Ruhe- & Aktionspotential  – Seite 1

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Ruhepotential

Das Ruhepotential beschreibt den elektrischen Zustand einer nicht erregten Nervenzelle und liegt bei etwa -70 mV. Dieser negative Wert bedeutet, dass das Zellinnere negativer geladen ist als die Umgebung außerhalb der Zelle.

Die Aufrechterhaltung dieses Zustands erfolgt durch die ungleiche Verteilung von Ionen: Im Inneren befinden sich hauptsächlich Kaliumionen (K⁺) und negativ geladene Moleküle, während außen vorwiegend Natriumionen (Na⁺) vorherrschen. Aufgrund des Konzentrationsgefälles neigen diese Ionen dazu, in die jeweils andere Richtung zu diffundieren.

Die Natrium-Kalium-Pumpe spielt eine entscheidende Rolle bei der Stabilisierung des Ruhepotentials. Sie transportiert aktiv drei Natriumionen nach außen und zwei Kaliumionen nach innen. Dieser energieverbrauchende Prozess wirkt der natürlichen Diffusion entgegen und erhält somit den Ladungsunterschied aufrecht.

💡 Merke: Die Natrium-Kalium-Pumpe arbeitet wie ein Türsteher, der ständig mehr Natriumionen hinausbefördert als Kaliumionen hereinlässt. Dadurch bleibt das Zellinnere negativ geladen.

Ruhe- & Aktionspotential  – Seite 2

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Aktionspotential

Das Aktionspotential ist der elektrische Impuls, mit dem Nervenzellen Informationen weiterleiten. Es entsteht durch das koordinierte Öffnen und Schließen von spannungsabhängigen Ionenkanälen und führt zu einer kurzzeitigen Umkehrung des Membranpotentials.

Der Ablauf eines Aktionspotentials folgt festen Phasen: Im Ruhezustand liegt das Potential bei -70 mV. Erreicht ein Reiz den Axonhügel, öffnen sich erste Natriumkanäle. Wenn der Reiz stark genug ist, wird das Schwellenpotential von -50 mV erreicht, woraufhin weitere Natriumkanäle öffnen. Bei der Depolarisation strömen massiv Natriumionen in die Zelle, das Membranpotential steigt auf etwa +30 mV.

In der Phase der Repolarisation schließen sich die Natriumkanäle, während Kaliumkanäle öffnen. Kaliumionen strömen aus der Zelle heraus, wodurch das Potential wieder negativer wird. Bei der Hyperpolarisation sinkt das Membranpotential sogar unter den Ruhewert, bevor die Natrium-Kalium-Pumpe das Ruhepotential wiederherstellt.

⚠️ Wichtig: Die Alles-oder-Nichts-Regel besagt, dass ein Aktionspotential nur ausgelöst wird, wenn der Reiz das Schwellenpotential erreicht. Schwächere Reize führen zu keiner Reaktion, stärkere Reize verändern die Höhe des Aktionspotentials nicht!

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