Ruhepotential (Neurobiologie)

= das Membranpotential an einer unerregten Nervenzelle

- Beteiligte Ladungsträger: Na+, K+, Cl-, organische Anionen (A-)

Grund für das Ruhepotential ist die ungleiche Inonenverteilung

-innerhalb der Zelle: hohe Konzentration an Kalium-Ionen (K )und organischen Anionen (A )

-semipermeable Membran trennt Zell inneres und äußeres.

-außerhalb der Zellen: hohe Konzentration an Natrium-Ionen (Na ) und Chlorid-Ionen (Cl )

-Die Ionen in der Membran bewegen sich zufällig(Brownsche Molekularbewegung). Sie tendieren aber zur Diffusion, um das Konzentrationsgefälle auszugleichen. Die Membran ist permeabel.

-Der elektronische Gradient wirkt dem chemischen entgegen indem er das Kalium Ion zurückhält. Das Natrium Ion hingegen gelangt chemisch als auch elektrisch ins Zellinnere (Gleichgewichtspotential)

-Das Ruhepotential wird hauptsächlich durch die Ionenkanäle, welche dürchlässiger für Kalium sind bestimmt.

-Natrium kann nur durch Leckströme in gewissen Mengen in die Zelle strömen.

viele K+ -Ionen

viele organische Anionen (A-)

wenig Cl- -Ionen

wenig Na+ -Ionen

innen negativ geladen

Viele Cl- -Ionen

Viele Na+ -Ionen

Wenig K+ -Ionen

außen positiv geladen

Für alle Ionen der Nervenzelle besteht ein chemischer sowie ein elektrischer Gradient alle Ionen haben das Bestreben die Membran zu durchdringen

Die Zellmembran ist für die verschiedenen Ionen unterschiedlich stark durchlässig

- K+ durchdringt die Membran am einfachsten. (1)

- Cl- durchdringt die Membran nur halb so gut wie K+. (0,43)

- Na+ durchdringt die Membran extrem schlecht. (0,04)

- A- kann Membran nicht durchdringen. (0)

- K + und Cl- können in & aus der Zelle strömen

- Durch austretende Kalium Ionen wird das Außenmedium positiver und das Innere negativer

- Durch eintretende Chlorid Ionen wird das Außenmedium positiver und das Innere negativer

- Der Ionenstrom kommt in der Summe zum Erliegen, da der elektrische Gradient

entgegenwirkt. (bei etwa -70mV → inneres der Zelle ist negativ geladen)

- → es entsteht ein Gleichgewichtszustand, das Ruhepotential

- Ruhepotential wird durch eindringende Na+ -Ionen gestört („Leckströme“)

- → Zellinneres wird positiver → elektrisches Potential für K+ wird geringer →K+ -Ionen diffundieren aus Zelle →Ladungs- und Konzentrationsausgleich →keine Spannung →kein Ruhepotential

- Lösung: Natrium-Kalium-Pumpen in der Membran

- Transportieren ständig unter ATP-Verbrauch (gegen die Gradienten) Na+ nach außen und gleichzeitig K+ nach innen

→ hält das Ruhepotential aufrecht