Das Ruhepotential - die unerregte Nervenzelle

Worum gehts?

Erläutert werden die Verhältnisse an einer Nervenzellmembran im Ruhezustand.

Das Ruhepotential ist gekennzeichnet durch eine spezifische Verteilung von Ionen an der Nervenzellmembran.
- Die ungleiche Verteilung resultiert aus einer spezifischen Membraneigenschaft, sie ist selektiv permeabel.
- Außerhalb der Nervenzelle findet man hauptsächlich Natrium- und Chloridionen sowie einen geringen Anteil von Kaliumionen.
- Innerhalb der Zelle, im Zellplasma, befinden sich Kaliumionen und organische Anionen (Proteine) sowie geringe Mengen von Natriumionen.
Außerhalb der Nervenzelle ist die Konzentration von positiven Ladungsträgern größer als innerhalb der Zelle. Die Membran ist deshalb außen positiv und innen negativ geladen.
Es kann eine Spannung von -60 bis -110 mV anliegen.

In die Membran des Axons sind Natrium- und Kaliumporen eingelagert.
Das Ionenkonzentrationsgefälle treibt die Ionen durch die Membran. Hier spricht man vom sogenannten Konzentrationsgradienten (Diffusionspotential).
Die Membran ist für die entsprechenden Ionen unterschiedlich durchlässig.
- Bestimmte Kaliumporen können Kaliumionen teilweise durchlassen. Durch diese "Sickerkanäle" gelangen die Ionen bis zu 20 mal schneller in den Zellzwischenraum als die Natriumionen.
- Auch für die Natriumionen ist die Membran im Ruhezustand durchlässig, aber eben nicht in dem Umfang wie für die Kaliumionen.
- Die Durchlässigkeit der Membran für Chloridionen kann hier vernachlässigt werden, da dies für das Gesamtverständnis nicht notwendig ist.
- Für die Proteinanionen ist die Membran nicht durchlässig.

Der Kaliumionengradient treibt die Kaliumionen durch die Sickerkanäle.
Die Proteinanionen verbleiben im Zellinneren.
Dadurch entsteht ein elektrischer Gradient (Anziehungskräfte zwischen negativen und positiven Ladungsträgern), der dem Kaliumausstrom entgegen wirkt.
Ab einer bestimmten Konzentration ausgeströmter Kaliumionen gleichen sich Konzentrations- und elektrischer Gradient aus. Es liegt ein elektrochemisches Gleichgewicht vor: das Ruhepotential.
Durch das Eindringen von Natriumionen werden Anionen neutralisiert, so dass weitere Kaliumionen durch die Membran diffundieren.
Dies würde langfristig zu einer Aufhebung der Ionenverteilung führen. Dem wirkt die Kalium - Natrium - Pumpe entgegen.

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