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Rustpotentiaal

Das Ruhepotential von a Zelle ist die Menge der Nernstpotentiale aller Ionen, die durch die Membran durchlässig sind. Das Ruhemembranpotential kann sich nur ändern, wenn eines der Ionen mehr/weniger durchlässig wird. Zum Beispiel durch einen äußeren Reiz.

Membrantransportproteine

Die Membran einer Zelle ist unpolar, d.h. sie ist nicht elektrisch geladen ist. Ein Teilchen, das Gut elektrisch geladen, wie beispielsweise ein Ion, kann sich nicht einfach durch die unpolare Membran bewegen. Daher enthält die Zellmembran Ionenpumpen und Ionenkanäle. Dies sind Membrantransportproteine, die es Ionen ermöglichen, die Membran zu passieren Gut passieren kann. Die Ionenpumpen und Ionenkanäle sind so aufeinander abgestimmt, dass sie gemeinsam dafür sorgen, dass das Ruhepotential erhalten bleibt.

Ruhepotential der Gliazellen

Ein inaktiver Gliazelle hat ein Ruhepotential von 75 mV.[1] Im Ruhezustand wird die Ionenverteilung auf beiden Seiten der Membran durch die Kalium-Natrium-Pumpe aufrechterhalten. Da diese Konzentrationen aufrechterhalten werden, spricht man vom Ruhepotential.

Eine Gliazelle hat hohe Konzentrationen an Natrium- und Chlorionen (Na und Cl−) an der Außenseite der Zelle und hohe Konzentrationen von Kaliumionen (K) und Bio Anionen (das sind meistens negativ geladene Ionen Säurerückstände, bezeichnet mit A−) im Inneren der Zelle.[1] Könnten die Kaliumionen die Membran ungehindert passieren, Konzentrationsgradient Kalium aus der Zelle. Dies geht nicht ewig so, denn der Austritt von Kalium macht das Äußere positiver und das Innere negativer. Es stellt sich dann ein Gleichgewichtspotential ein, das für Kalium bei -100 mV liegt. Kalium erreicht das nie, weil die Kalium-Natrium-Pumpe Kalium zurück in die Zelle bringt. (Übrigens lässt sich das Gleichgewichtspotential eines Ions mit der Nernstsches Gesetz.)

Ruhepotential der Nervenzellen

Eine inaktive Nervenzelle lässt Kalium-, Natrium- und Chlorionen durch.[1] Die Konzentrationen von Na und Cl− sind auch an der Außenseite der Zelle hoch, und die Konzentrationen von K und ein− sind innen hoch.

Um das Ruhepotential einer Nervenzelle zu erklären, gehen wir von einer Membran mit einem Ruhepotential von –75 mV aus. Die positiv geladenen Natriumionen wollen aus zwei Gründen in die Zelle eindringen: die Konzentration von Na im Inneren der Zelle ist niedrig und das Innere der Zelle ist negativ geladen. Das Membranpotential wird jedoch niemals das Gleichgewichtspotential von Na . erreichen (55 mV), da es viel mehr Ionenkanäle gibt, die Kaliumionen passieren lassen als Ionenkanäle, die Natriumionen passieren lassen. Je mehr Na in die Zelle fließt, desto mehr K fließt aus der Zelle. Dadurch wird das Membranpotential bei blijven75 mV gehalten; dies ist auch das Ruhepotential einer Nervenzelle.

Schematische Darstellung einer Natrium-Kalium-Pumpe.

Die Natrium-Kalium-Pumpe

Würde die obige Situation auf unbestimmte Zeit andauern, würden irgendwann keine Kaliumionen mehr in der Zelle bleiben, während eine außergewöhnlich hohe Konzentration an Natriumionen in der Zelle vorhanden wäre. Das Natrium-Kalium-Pumpe „pumpt“ drei Natriumionen aus der Zelle und zwei Kaliumionen in die Zelle. Dies erfordert Energie, da die Pumpe Ionen entgegen der elektrochemischen Antriebskraft der Ionen bewegt. Diese Energie wird von der Hydrolyse von Adenosintriphosphat (ATP). Für jedes hydrolysierte ATP-Molekül wird die Na/Kzwei Kaliumionen in die Zelle und drei Natriumionen aus der Zelle pumpen.

Siehe auch